船闸开题报告

时间：2024-07-29 06:37:14 开题报告我要投稿

船闸开题报告

　　船闸是应用最广的一种通航建筑物，多建筑在河流和运河上。为克服较大的潮差，也建筑在入海的河口和海港港池口门处。

船闸开题报告

　　一、选题的理论价值和现实意义

　　桐子壕电站是嘉陵江干流苍溪至合川段水电开发的十二个梯级.该工程位于四川省广安地区武胜县中心镇秀观村附近的嘉陵江小中坝段.枢纽上距县城沿口码头13.0公里,至南充市码头154.0公里,下距重庆市朝天门港台167.0公里.地理座标在东经济成分106°16′.北纬30°18′之间

　　嘉陵江具有悠远的通航历史，历来是川东北的交通运输干线，广安和达州地区对外物质交流的重要通道之一。嘉陵江腹地属亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，自然资源丰富，农业比较发达，是四川重点粮棉产区之一。流域内森林面积广，矿产资源丰富。丰富的矿产资源将为该地区经济发展提供良好的条件，也为水运提供了充足的货源。随着腹地产业结构的变化，工农业及其他产业的发展，为交通运输提供了大量的货源

　　二、国内外船闸建设的成就发展

　　在兴建水利枢纽，渠化河流和修建运河时，船闸是克服集中落差的一种通航建筑物，船要通航建闸建设在我国有悠久历史，早在2000多年前，秦朝开挖的灵渠，克服水位差的陡门就是船闸的雏形。新中国成立后，仅40年间，就建设了大、中、小各类船闸达800余座，大大地推动了我过船闸技术的发展。。50年代建设的京杭运河，船闸的规模就比较大，可以通过4000吨级的船队，运输十分繁忙，对沟通我过南北水运运输起着十分重要的作用。70年代兴建的长江该葛洲坝水利枢纽，船闸的规模和水头都居世界前列。而三峡船闸是目前世界上规模最大、级数最多、总水头最高、施工难度最大的船闸。包括上、下游引航道，船闸总长6442米，其中船闸闸室部分长1621米。

　　由于水运运输具有价廉、低耗、量大的优点，世界上一些工业发达的国家中，内河运输发展较快。作为内河航运建设重要组成部分的船闸建设也得到了较快的发展，多数国家的现代船闸主要是20世纪50年代以后发展起来的。

　　国外船闸的建设很重视满足使用要求，在设计中注意选择好船闸位置和布置及引航

　　道通航条件，防治泥沙淤积，使船舶能安全可靠和迅速畅通的通过船闸。

　　为适应水运成网和运量大的需求，一些国家的内河尺寸向标准化和大尺度发展，特别是船闸宽度逐渐统一，内河成网，四通八达，起尺度满足设计船队原队一次过闸的需求。

　　随着运量的增大和发展，为满足客、货运量过坝的需要，不少枢纽兴建了双线或多线船闸，但在建设步骤上，则根据各自的情况和条件的不同而有所不同，如苏联在伏尔加河各级枢纽都同时修建了二线船闸，而在一些河流则使采取先建一线船闸，运量增大后再建二线船闸。

　　为减少船闸级数，缩短船舶过闸时间，加快水运运输速度，适应高坝通航的需要，内河船闸逐步向高水头发展。据不完全统计，国外单级水头大于20米的船闸有30多座，巴西库鲁依船闸有单级36.5米，依泰普船闸单级水头约为33～44米，这些都反映了当前船闸的世界水平。

　　高水头大型船闸的关键技术问题主要是船闸水利条件(特别是阀门水力条件问题)、闸、阀门和启闭机等技术问题。为解决高水头船闸在灌泄水时闸室和引航道内的停泊条件以及非恒定流对过闸船舶航行的影响，采用了等惯性输水系统、旁侧引水或旁侧泄水以及分散进水和分散泄水等措施，为解决阀门水力条件问题，特别是阀门气蚀问题，采用反响弧形阀门，降低阀门底的高程和快速开启阀门以及设通风孔等措施，随着这些关键技术的突破，船闸的技术水平回有进一步的突破。

　　由于船闸水力条件和阀门几启闭机械技术条件的限制，当水头高至一定限度时，单级船闸就成为不可能，需要采用多级船闸，包括连续多级船闸和设中间渠道的多级船闸。苏联额尔齐斯河的明斯克船闸的水头最高为67米，分四级，但连续船闸通过能力小，过闸费时多。而采用设中间渠道的多级船闸在国外有10多座，巴西图库鲁依设中间渠道的两级船闸，是世界上水头最高、规模最大的梯级船闸。

　　在水源缺少的情况下，为发展水运、减少船闸过闸耗水两，欧洲一些国家采用了省水船闸。

　　为适应海运需要，不少国家都兴建了大型海闸，世界最长的海串在比利时，有效长度500米，宽57米。最宽船闸在法国，有效宽67米。

　　为防咸水入侵海闸上游，影响上游水质，一些国家修建了防咸船闸。如法国修建了敦克尔克港马迪克防咸船闸。

　　三、研究重点

　　本毕业设计的题目是《嘉陵江桐子壕船闸结构设计》，在完成整个船闸的初步设计后，着重进行船闸输水系统的设计。初步设计包括以下几下项内容：

　　1、船闸总体布置及选型

　　船闸的种类很多，根据船闸的不同特征，如位置、闸室数目、线数等，可以分为不同的类型：内河船闸和海船闸、单级船闸和多级船闸、单线船闸和多线船闸等。此外还有其它类型的船闸如广室船闸，省水船闸，井式船闸等。根据本工程的实际情况及通过能力拟建单级单线船闸，引航道根据具体地形选择对称式布置。

　　2、输水系统的设计与计算

　　船闸输水系统是完成闸室灌泄水操作的主要设备。它包括进水口、输水廊道及输水阀(闸)门、出水口和消能设备等部分。输水系统的形式选择直接影响到船闸的通过能力，以及过闸船舶和船闸及其附属结构的安全。

　　船闸输水系统的形式主要可分为几种输水系统和分散式输水系统两大类。集中输水系统是将输水系统集中布置在闸首范围内，灌水时，水经上闸首有闸室的上游集中流入闸室，泄水时，水从闸室的下游端经下闸首泄入引航道;分散式输水系统是将输水系统分散布置在闸首及闸室内，灌、泄水时，水流通过设在闸室底火闸室墙内的纵向输水廊道上的一系列出水支管、出水支孔分散地流入闸室。

　　此设计的输水系统根据实际情况采用集中式输水系统，由于设计水头较大，输水朗道在垂直方向有跌落，为了使闸室内水面平稳在闸首下布置消能室并采用复杂式消能工。

　　3、闸室结构选择及计算

　　船闸闸室有斜坡式和直立式两种，斜坡式闸室具有结构简单、造价低的优点，但是使用不方便，且耗水量大，目前已很少使用。直立式闸室结构由闸墙和闸底组成，按其受力状态可分为整体式结构和分离式结构两大类。分离式结构闸墙类型比较多，常作用在土基上的又重力式、悬臂式、扶壁式。土基上的分离式闸室，大多采用带有横撑格梁的透水底板，比较经济，但只适用于水级比较小，地基对渗透变形不敏感的情况。当水头较大，地基为粉砂、细砂或淤泥的闸室，则采用双铰式不透水或采用整体式结构。对于岩基常用的结构有重力式、衬砌式和混合式。一般情况下采用分离式比较经济，但在软弱地基且水级较大时，可采用整体式。

　　重力式闸墙是靠自重维持稳定，但是地基反力不均匀且较大，对地基承载能力要求比较大，只适用于较好的地基，对于软弱地基，要采用重力式则必须对地基采取工程措施，改善受力状态或增强地基强度。

　　重力式闸墙按材料可分为浆砌条(块)石结构，混凝土结构和配筋混凝土结构等。浆砌条(块)石结构适用于盛产石料的地区，比较经济，但费工，质量不易保证。混凝土结构和配筋混凝土结构适用于船闸水级较大，机械化施工及石料缺乏等情况;重

　　力式结构按断面形式可分为梯形和衡重式两种。梯形断面适用范围广泛，一般船闸和溢洪闸均可采用，其底面宽大，能适应荷载变化，稳定可靠，但不能充分发挥墙身材料强度，工程量大，投资亦大。衡重式断面，下部为倒梯形，有减少土有力作用，比梯形结构减少10%～20%，但其对地基要求较高，荷载变化反应灵敏，不适用于溢洪船闸;悬臂式闸室由闸墙、底板和后悬臂组成，是从船闸轴线分为两半的对称结构，在底板中缝处设有止水，形成不透水的闸底。适用于地基承载能力比较低，且闸室高度与宽度之比比较大的情况;扶壁式闸墙有立板、肋板和底板组成，底板分为趾板和内底板，由于闸室墙直接作用于土基上，地基承载力较小，不需尾板。

　　根据本工程的实际情况选用两种闸墙进行计算，初选重力式浆砌条石和少筋L式两种。并设计整体式闸室进行电算。

　　在本次设计中因时间和自己知识水平的限制，为进行进一步的，精确的设计，只是根据规范和专业书籍大体取值，未进一步探讨前因后果，更为进行优化，但在读了几本专业文献后，着实感到自己设计的肤浅，但同时也感到受益匪浅。

　　《涪江安居船闸水工模型试验报告》是我们专业老师和西科所的老师们在88年的设计成果，虽然看起来比较久远，但其中的知识仍令我们这些初学者感到很丰富，同时也开始明白学院有一片试验场地的意义，因为书中提到的众多行之有效的建议都是在那片场地上的通过模型模拟得来的。这次模拟是设计后进行的水利模型试验，有极强的实际指导意义，因为通过试验可以发现原设计不易发现、解决的问题，也防止船闸建成再修改所造成的巨大的经济损失。原设计试验结果表明输水时间、流量系数不满足要求，镇静段过长，达到15米，廊道掺气严重，水流很紊乱，上下游阀门出现漏气，主要原因是进口的局部阻力过大，同时广式船闸闸首与闸室、闸首引航道不对称，使水流扩散不均匀的主要原因。

　　报告对模型修改由三步，每一步后都在进行试验验证，以进一步完善模型。第一步，修改廊道进口，即进口左、右边和上边修圆，进口面积增大，四根纵向消力槛中一根该三角形布置。并使闸口门与上下引航道对称，，增加消力槛数量，并朝一个方向斜挑。实验结果表明灌水时间减小2分钟，掺气消失，进口上无涡流，只有很小的回流，说明进口修圆和廊道进口面积扩大是很有效的措施。在本试验中三角形消力槛反而使墙后壅水增高，使闸室水面波动较大，另外对回流影响较小。故进行二次修改，主要是对消能工进行修改。使其呈八字排列，非上一步的一个方向斜挑，以增大水流紊动，增强消能效果，减少壅水。消能栅五根改回直挑，以调整闸室出流，，实验表明，水面紊动明显变小，帷墙处二次跌水大大减少，消能效果较好，且闸室流速更加均匀。但下闸首出流仍偏左，为此进行三次修改，也主要针对消能工。为从根本上解决水流扩

　　散，减少镇静段回流区，将消力栅左侧直角削成圆弧状下闸首改用三根不对称斜挑消力槛，效果很好。这次报告是我充分看到廊道进口修圆和面积扩大对输水系统的影响，以及合理布置的消力槛和消力栅的显著的消能作用，同时我也认识到水力模型实验在船闸设计中的重要作用。

　　而《涪江龙凤船闸水力模型终结报告》的重点在于廊道进口高程的更改，引航道导墙形式，及负压问题。通过降低口门高程，使水流形态更好，也有效的减小了检修门上负压。下游阀门后增加直线段以布置突扩体，加上采用多顶支孔出水家消能盖板形式，闸室水面较平稳，在灌泄水时，波浪力和局部力都在允许之内，且船闸运行时间可以大大延长。对廊道断面增大30%及降低进口和阀门高程，对减少负压有极大的作用。突扩体对减少负压有一定作用，但仍需改进。

　　《广西融江麻石船闸输水系统改造水工模型试验研究》中主要说明麻石船闸输水廊道掺气，导致空气进入闸室，闸室水流极为紊乱，多次发生事故。表现为灌水时，门后在高速水流作用下大量空气沿阀们井进入廊道，掺入水中，从廊道的出水孔喷出，闸室水流极为紊乱，后封闭了底廊道的中间两只进口，但运行后，地基发生不均匀沉降，底板上两伸缩缝开裂，底廊道顶出现四道裂缝，喷气时形成四个大水泡，最高达到1米，水流极为恶劣。原因主要是输水系统布置不合理，阀门的开敞式布置是空气进入闸室的主要原因，另外伸缩缝的开裂加剧了掺气的危害性。修改的主要方案是兴建排气室，不让廊道的空气进入闸室，对于输水阀门的高程，止水，型式加以改变。看了这篇报告，使我对输水阀门的重要性和复杂消能室对于高水头船闸的必需性有了一个更深的了解。

　　《四川省嘉陵江四九滩船闸水工模型终结实验报告》中提出为改善进口处的水流条件，把检修闸门上移至与引航道相接处，有个疑问便是此处为结构缝处，是否对结构稳定有影响。

　　总的来说，通过阅读这几片专业文献，感觉收获很多，更好的认识了所学专业知识在实际生活中的应用。

　　四、主要参考文献:

　　[1] 交通部西南水运工程科学研究所，《涪江龙凤船闸水工模型试验终结报告》

　　[2] 交通部西南水运工程科学研究所，《融江麻石船闸输水系统改造水工模型试验研究》。

　　[3] 重庆交通学院水港系、西南水运工程科学研究所，《涪江安居船闸水工模型试验报告》【M】1988。

　　2008届港口航道与海岸工程专业毕业设计·开题报告

　　[4]《四川省嘉陵江四九滩船闸水工模型终结实验报告》刘平昌，彭在萍交通部西南水运工程科学研究所一九八八年一月

　　[ 3 ]程昌华刘晓平唐寿鑫，航道工程学Ⅰ[M]，北京：人民交通出版社，2001。

　　[ 4 ]詹世富，航道工程学Ⅱ[M]，北京：人民交通出版社，2001。

　　五、指导教师意见

　　六、学院毕业设计(论文)指导小组意见