11水工概论-第七章解析

第七章第七章 过坝建筑物过坝建筑物本章内容：本章内容：第一节第一节 通航建筑物通航建筑物第二节第二节 过鱼建筑物过鱼建筑物第三节第三节 过木建筑物过木建筑物 第一节第一节 通航建筑物通航建筑物一、通航建筑物的形式 通航建筑物是指为船舶通过航道上集中水位落差而修建的建筑物。常见的通航建筑物有船闸和升船机等。二、船闸 船闸船闸是供船舶克服在天然或渠化河流和运河上边坝形成的集中水位差，用水力直接提升船舶过坝的一种通航建筑物。优点：运输量大、安全可靠、费用低、运行经验丰富缺点：耗水量大、过船速度慢。五里店水电站船闸五里店水电站船闸（一）（一）、船闸的组成、船闸的组成它是由上下闸首、闸室、引航道等挡水建筑物和能使闸室水位升降的输水系统形成的。船闸组成示意图船闸组成示意图 1 1、闸首、闸首 闸首是位于闸室上、下游端，将闸室与上下游引航道隔开，以保证闸室水位调整不受干扰的挡水结构。位于闸室上游端的称为上闸首；位于闸室上游端的称为下闸首，在多级船闸中，将上、下相邻两个闸室隔开的闸首称为中闸首。闸首由边墩及底板构成，并设有工作闸门、检修闸门、输水系统、启闭机及操纵系统、交通桥以及其他辅助设备等。工作闸门：工作闸门是用来封闸首口门，以保证 闸首的挡水。输水系统：包括输水廊道和输水阀门，是供 闸室灌水和泄水用的。启闭机械：用来启闭工作闸门和输水闸门。2 2、闸室、闸室 闸室是供过闸船舶安全停泊、升降和通过之 用。由上、下闸首和两侧闸墙围成的厢形空间，因形似无盖的长方形厢，故又称闸厢。3 3、引航道、引航道引航道是连接闸首与主航道的一段过渡性航道，根据其处于船闸上下游的不同位置，分别称为上游航道及下游航道。引航道的作用是保证通航期内船舶（队）顺利进出船闸，并供等待过闸船舶的安全停泊等。它由一段直线段、过渡段及制动段三部分组成，内设导航及靠船建筑物。4 4、船闸的附属设施：、船闸的附属设施：主要包括系船设备、安全防护及检修设施、信号及航行标志等。系船设备是用以绑系船舶缆索的，一般设置在闸室两侧、引航道及前港等靠船建筑物的靠船侧，有固定式和活动式两种。安全防护及检修设施是在船闸运行或出现事故时能保证其安全，并能及时进行检修。信号和标志是为了保证船舶迅速、安全通过船闸而设置的。（二）、船只过闸过程（二）、船只过闸过程 船舶通过船闸是采用连通器的原理进行工作的。假定船舶从上游驶向下游，这时闸室内水位为上游水位：下闸门及下游输水阀门是关闭的，打开上闸门-船舶从上游引航道内驶人闸室-关闭闸门及上游输水阀门-打开下游输水阀门，闸室向下游泄水-水位齐平后，打开下闸门-船舶驶出闸室而进入下游引航道。（三）、船闸的类型（三）、船闸的类型 1、按船闸的级数分：单级船闸指只有一个闸室的船闸；多级两个以上。(1)单级船闸：是国内外最广泛使用船闸型式，采用这种船闸，船舶能一次克服上、下游水位全部落差。按船闸的级数分按船闸的级数分按船闸的线数分按船闸的线数分按闸室形式分按闸室形式分单级船闸单线船闸普通船闸广厢船闸多级船闸多线船闸具有中间闸首的船闸井式船闸 当过闸船队种类较多，尺度又相差较大时，为缩短船队过闸时间和节省耗水量，在闸室中设中间闸首，将闸室分为两段，这种船闸称为具有中间闸首的单级船闸。当船队过闸只使用一段时，中间闸首起作用，另一段闸室是航道；使用两段时，中间闸首则是闸室长度的一部分。有中间闸首的单级船闸a)纵断面图b)平面图1-上闸首2-下闸首3-中闸首(2)多级船闸：连续梯级船闸具有中间渠道的多级船闸a、连续梯级船闸当纵向相邻闸室数目为两个或两个以上时称连续梯级船闸。当闸室数目为2时，称为连续两级船闸；为3、4或更多时，称为连续三、四或多级船闸。连续梯级船闸能克服较大的水位落差，但船舶过闸时间长，通过能力小。连续梯级船闸示意图a)纵断面图b)平面图b、具有中间渠道的多级船闸为提高多级船闸通过能力和运行保证率，在纵向两个闸室或多个闸室之间，可设可供船舶会让的中间渠道，这种类型的船闸称为具有中间渠道的多级船闸。具有中间渠道的多级船闸示意图a)纵断面图b)平面图1-闸门；2-第一级船闸；3-第二级船闸2、单线船闸与多线船闸单线船闸是在水利枢纽或通航水道中，仅有一条通航线路的船闸；多线船闸：建有并列的两条或两条以上通航线路的船闸。在船闸的通过能力能够满足的情况下，一般只建单线船闸。双线船闸平面示意图1-1号船闸；2-2号船闸；3-闸室；4-上闸首；5-下闸首3按闸室形式分(1)广厢船闸一般船闸的平面形状均为长方形，闸首口门的宽度与闸室宽度相等。但在以通过小型船舶为主的小型船闸上，有采用广厢船闸的即闸首口门的宽度小于闸室的宽度。在有的船闸上，闸室的宽度甚至等于两倍或两倍以上的闸首口门的宽度。优点：使闸门及相应的启闭机械简单，节省钢材用量；缺点：广室船闸的闸室需要横向移动，使过闸船舶的操纵复杂化，延长了过闸时间。广厢船闸仅用于小河支流上的小型船闸中。广厢船闸平面示意图广厢船闸平面示意图(2)井式船闸当船闸水头较高，地基又较好时，为减小下游闸门的高度，在下闸首的上部建造一道横向胸墙，过闸船舶从胸墙下面进出闸室，胸墙下缘的高程取决于设计船舶所必须的通航净空，这种船闸称为井式船闸。井式船闸示意图1-上游闸门；2-下游闸门；3-胸墙；4-通航孔三、升船机 升船机升船机是利用机械的方法升降装载船舶的承船厢，使船舶克服由于在天然或渠化河流以及在运河上建坝而形成集中水位落差的通航建筑物。（一）工作原理利用水力或机械力沿垂直或斜面方向升、降承船厢 湿运 干运（二）垂直升船机 根据平衡方式，主要可分为平衡重式垂直升船机、浮筒式垂直升船帆以及利用水压来平衡承船厢运动重量力的水压式垂直升船机。1、提升式升船机用卷扬机提升船只过坝2、平衡重式升船机 是垂直升船机中最早出现的一种形式。它采用与承船厢运动重量力相等的平衡重作为承船厢的平衡系统。驱动机构仅需克服整个系统的运动阻力，使承船厢垂直升降。平衡重力与承船厢之间多以绕过绳轮的钢缆来连接。3、浮筒式升船机利用淹没在浮筒井中的浮筒的浮力来平衡升船机承船厢等的运动部分(包括承船厢、浮筒及支撑等)的重量力。承船厢通过支撑与浮筒连接成一个整体，在驱动机构驱动下作升降运动，驱动机构也仅需克服整个系统的运动阻力。4、水压式升降机利用作用在活塞上的水压力来平衡升船机运动部分的重力。为避免设置专门产生水压力的设备，通常是建双线，两线活塞缸用连接管连通传递水压在驱动机构的驱动下，一线承船厢上升，另一线承船厢则下降（三）斜面升船机 斜面升船机是将船舶置于承船厢内，沿着铺设在斜坡上的轨道升降，运送船舶通过集中落差的一种升船机。斜面升船机可分为纵向斜面升船机和横向斜面升船机。第二节第二节 过鱼建筑物过鱼建筑物 一、概述一、概述 在河道上兴建雍水的水工建筑物，会对渔业产生重大的不利影响。使河道的水文、水化学和水生物的状况发生变化；将鱼通向繁殖地点的洄游路径切断；将过去的产卵场淹没；使产完卵的鱼和幼鱼返回海中去的条件恶化；由于水流情况改变使鱼在下游繁殖的条件恶化和使产卵场的面积缩小。为了减小由于兴建河川水利枢纽给渔业带来的损失，通常要采取一系列人工养鱼的措施，向养鱼场供水，使鱼池保持天然水质的措施，以及利用过鱼建筑物和护鱼设备来保证鱼类在洄游期间得以从上游或从下游通过挡水建筑物。过鱼建筑物常见形式：鱼道、鱼闸、升船机和集鱼船等二、鱼道二、鱼道鱼道鱼道是利用鱼类的向流性，引诱鱼类自下向上洄游通过闸坝。水池式鱼道是一连串水池和由若干条连接水池的短渠组成，与水池相比，短渠的流速和坡度都比较大。常将水池式鱼道设置在大坝两侧相当密实的天然岸坡土上，或者沿土坝坝坡设置。这种鱼道的优点是在一定程度上鱼道中保持着使鱼有休息区的天然活动条件。槽式鱼道是矩形断面的陡槽，仅适用于较强劲的鱼类。梯形鱼道可通过各种极不相同的鱼种，鱼道是底部为梯形的，用横隔板分成一系列水池(水域)形式的水槽。在横隔板上设置呈棋盘状排列的过鱼的游入孔。根据鱼的通行条件，游入孔做成表面的和底部的。三、鱼闸三、鱼闸鱼闸鱼闸类似于船闸，利用控制水位升降的方法输送鱼类过闸坝。四、水力升鱼道四、水力升鱼道能适用于各种水头的水利枢纽和不同鱼类，但造价高。五、升鱼机五、升鱼机利用专门机械设备提升、输送鱼类过坝。第三节第三节 过木建筑物过木建筑物一、概述将上游来的木材运输过坝至下游的建筑物称为过木建筑物，有水力和机械两种。二、过木机 常用的过木机有链式木材传送机、升排机和一般通用的起重运输机械。过木机与筏道、放木道相比，前者不受水位限制，不耗水，但木材通过能力较低，管理维修工作量大。三、筏道 用于浮运木排（筏）过坝的水槽。筏道多靠岸边布置，主要由进口段、槽身和出口段组成。进口应远离水电站、溢流坝，其前多设有引筏道和导向设施。四、漂木道 水力输送单木过坝的斜槽式过木设施。多用于不通航的低、中水利枢纽。链式纵向原木传送机 筏道进口形式 a固定式进口 b活动式进口 c闸室式进口