[发明专利]一种中高水头碍航船闸改扩建工程基于双层廊道的新船闸取水系统

说明书

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种中高水头碍航船闸改扩建工程基于双层廊道的新船闸取水系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展，水运的运输量也高速增长，如“十五”期间，我国水路运输货运量、货物周转量年均增长6.7％、6.6％。2005年，水路运输货运量和货物周转量占各种运输方式总运量的比重分别达到11.8％和61.9％。为了满足货物运量的增加，需要在提高原来通航设施通过能力的基础上，扩建新的通航建筑物。国外尤其是欧美国家，在建设通航枢纽时一般都规划有二线甚至三线通航设施的位置，或者先建设一个主船闸和一个或两个规模小一些的辅助船闸(其闸室宽度与主船闸一致，而长度要短于主船闸)，等到货运量增长到一定程度后，再对辅助船闸进行扩建改造(主要是延长其闸室长度)，使其规模与原主船闸一致从而达到扩能的目的。在我国，限于当时的技术和经济水平，有相当一部分工程和枢纽没有留下建设二线通航设施的位置(有些甚至就是碍航闸坝)，对于这一类工程和枢纽是不能通过采用建设二线通航设施来提高其通过能力的。目前的做法之一是将老船闸改造为新船闸引航道的一部分，在老船闸上游或下游衔接一个新船闸。但由此而产生的难点问题是新建船闸输水系统的取水问题，一般中高水头船闸均为分散式输水系统，若老船闸原有的输水系统不加改造就作为新建船闸的取水系统会出现以下问题：(1)新建船闸尺度大大增加，若仅靠老船闸原有输水系统将大大增加对新建船闸的输水时间，(2)在新建船闸输水过程中，老船闸的分散输水系统使得新建船闸上游引水渠(原保留的船闸)内流速较大，并将引起一定的振荡波，影响船舶进闸通行安全问题，因此仍需延长船舶进入上游引水渠的等待时间，或者考虑关闭原船闸上闸门方式，这既存在安全问题，也增加船舶的过闸时间，降低了碍航船闸改扩建的效果。

研究表明，水电枢纽下的老船闸改扩建工程，新建船闸输水系统的进水对于工程效果的发挥至关重要。为此，针对新老船闸首尾紧密衔接的改扩建工程，新闸的进水口必须经过老船闸，新闸的取水传统方法一般为以下两种：方法①新建船闸输水系统由老船闸上闸首取水，即将老船闸的输水廊道打通，并对老船闸上闸首进水口顶部消能盖板进行加固封闭。方法②新建船闸的输水系统进水口直接布置在其上闸首处，即从老船闸闸室内取水，不利用原有船闸的输水系统。对于方法①因受老船闸输水廊道尺度限制，充水速度较慢，难以满足设计的输水时间要求，且相差较大，因此该方法是不可行的。对于方法②虽然比较容易满足设计输水时间的要求，但是由于充水流量较大，充水时将导致老船闸闸室内的水流条件非常差，产生往复流、较大水位波动以及水跃等不良水力现象，很难满足船舶安全航行要求，进而增加了船舶的候闸时间。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种中高水头碍航船闸改扩建工程基于双层廊道的新船闸取水系统，解决了老船闸原输水系统取水口尺度不足以及在新建船闸输水过程中老船闸的分散输水系统使得新建船闸上游引水渠(原保留的船闸)内流速较大，并将引起一定的振荡波，影响船舶进闸通行安全问题，避免了增加船舶的过闸时间，充分发挥了碍航船闸改扩建的效果，同时又充分的利用老船闸输水系统，节约工程投资，降低运行成本。

一种中高水头碍航船闸改扩建工程基于双层廊道的新船闸取水系统，包括现成的老船闸输水廊道以及新开凿的上层输水廊道；其中：

所述的上层输水廊道设于老船闸闸室底部且位于老船闸输水廊道上方，其下游出水口至新船闸上闸首处并与新船闸上闸首进水口平顺联接；上层输水廊道顶部布置有多个进水孔，使得上层输水廊道通过这些进水孔向老船闸闸室取水；

所述的老船闸输水廊道通过改造，利用其顶部原有的多个出水孔向上层输水廊道充水。

所述老船闸输水廊道的下游出水口封闭。

优选地，所述的上层输水廊道中间沿输水方向设有一排导流墩，使得上层输水廊道整体被分为部分连通的两支廊道；能够使水流相对分散。

优选地，所述的进水孔为狭长矩形，能够避免闸室内顶面直接大流量进水引起一定的振荡波。

优选地，所述的进水孔上设有挡水罩，该挡水罩对应矩形进水孔长边的两侧透空，挡水罩另外两侧以及顶面均采用封闭设计；保证了新增廊道顶部为侧向进水，避免闸室内顶面直接进水引起一定的振荡波。

优选地，所述挡水罩透空的两侧设有拦污栅，能够有效阻挡污垢进入输水廊道。

进一步地，所述的上层输水廊道中间沿输水方向设置的导流墩采用等距间隔的椭圆形立柱。

进一步地，所述的上层输水廊道采用钢筋混凝土结构，且与老船闸闸室底板重新浇筑的部分形成矩形框架。