水口坝下水位治理工程通航船闸输水系统设计研究

飞来峡二、三线船闸闸底长廊道输水系统模型试验张绪进;随娟娟【摘要】飞来峡水利枢纽位于北江中游,新建的二、三线船闸并列布置有效尺度为220m×34 m×4.5 m(长×宽×门槛水深),船闸最大设计水头14.44 m,采用闸底长廊道侧支孔输水系统双明沟消能布置形式.通过1∶30的物理模型,对船闸输水系统的布置形式及水力学特性进行试验研究.结果表明:闸室输水时间、水力学指标、闸室停泊条件、进出口布置形式均能满足规范要求,优化后的闸室停泊条件较好.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】6页(P119-123,134)【关键词】船闸;输水系统;输水时间;停泊条件;模型试验【作者】张绪进;随娟娟【作者单位】重庆交通大学,重庆400074;重庆西南水运工程科学研究所,重庆400016;重庆交通大学,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U641.3+2飞来峡水利枢纽位于北江干流中游飞来峡区黄洞村旁弯曲河段，是北江干流自上而下第4个水利水电枢纽。

新建二、三线船闸并列布置于枢纽右岸，共用引航道，按1 000吨级船闸(Ⅲ级船闸)建设，船闸有效尺度为220 m×34 m×4.5 m，船闸上游设计最高通航水位为24.81 m，下游设计最低通航水位10.37 m，船闸最大设计水头14.44 m[1]。

根据总体布置以及船闸输水系统设计规范的有关规定和要求，输水系统类型选择公式[2]计算的m值为2.11～2.63。

考虑到本船闸的闸室尺度较大，且对运行效率要求较高，宜采用分散输水系统形式。

参照桂平二线船闸[3]等其他类似工程[4-6]，飞来峡二、三线船闸宜采用闸底长廊道侧支孔双明沟消能输水系统布置。

根据计算确定输水阀门及互通阀门处廊道断面尺寸5.0 m×4.5 m(宽×高)，主廊道断面尺寸为5.5 m×5.5 m(宽×高)，闸室主廊道中间设厚1.0 m隔墙，50%左右的面积互通，以保证单边输水时出流均匀。

金鸡滩水利枢纽船闸输水系统型式选择及优化研究谭巧矛【摘要】金鸡滩水利枢纽船闸属中水头大型船闸,具有设计水头较高(13.80m),闸室长宽比较大(达15.83),断面小、流量大等特点.该工程采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统型式,在设计中参考和借鉴了国内外的研究成果和工程实践经验,并结合水工模型试验成果对输水系统的布置和各部位尺寸进行了优化,对拟建的同类型船闸工程有借鉴作用.【期刊名称】《水利规划与设计》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P22-24)【关键词】闸墙长廊道;输水系统;型式选择;尺寸拟定;优化;船闸;金鸡滩水利枢纽【作者】谭巧矛【作者单位】广西南宁水利电力设计院,南宁,530001【正文语种】中文【中图分类】TVU6411 概况金鸡滩水利枢纽位于西江航运干线、右江“黄金水道”中游隆安县城上游8km处,为右江综合利用规划中的第六梯级,是一个以发电、航运为主,兼有电灌、供水、养殖和旅游等综合效益的水利枢纽工程。

船闸位于枢纽的左岸,采用单线单级船闸布置型式,按Ⅲ级船闸规模设计。

最大通航标准为一顶2×1000t分节驳船队,设计船队尺度为160.0×10.8×2.0(m)(长×宽×吃水深),闸室有效尺度为190.0×12.0×3.5m(长×宽×槛上水深),最大通航水头为13.80m,属中水头大型船闸。

输水系统采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统型式。

船闸工程于2005年12月建成并通过验收投入运行。

闸墙长廊道侧支孔输水系统型式对于船闸闸室采用分离式结构型式,在闸墙底部布置主廊道是经济的,但该输水系统型式对阀门单边运行的适应性较差,单边出流使船舶所受的横向力较大,不利于船只稳定。

因此,合理确定并优化输水系统的布置及各部位尺寸,改善闸室的水流条件,是本船闸工程输水系统设计需要研究解决的问题。

2 输水系统型式选择2.1 闸墙长廊道侧支孔输水系统的特点船闸闸墙廊道侧支孔输水系统由布置在闸墙中贯通上、下游,并设有一系列侧支孔所组成,充、泄水时水流由闸墙廊道侧支孔输水的水流进出闸室的,因此它的输水水力性能比集中输水系统有较大提高,而它的结构由于在闸室底部没有廊道,因此比其它分散输水系统要简单,与集中输水系统相比,虽然闸墙工程量因有廊道而有所增大,但由于它可以不设镇静段,缩短了闸室长度,工程量的增加并不显著,尤其当船闸水头达10m左右时,其价格性能比明显优于集中输水系统。

第40卷第6期Vol.40No.6水利水电科技进展Advances in Science and Technology of Water Resources2020年11月Nov.2020基金项目:2016年度福建省交通运输科技发展项目(201629)作者简介:林金裕(1968 ),男,高级工程师,硕士,主要从事港口航道与海岸工程研究㊂E⁃mail:867279836@DOI:10.3880/j.issn.10067647.2020.06.010闽江水口水电站下游航道设计最低通航水位确定方法林金裕(福建省港航勘察设计院有限公司,福建福州　350002)摘要:为了给闽江航道整治㊁码头建设㊁防洪㊁船闸设计提供技术参数,在外业资料缺乏情况下,采用数值模拟㊁外业观测㊁相关分析相结合的方法计算闽江水口水电站下游航道设计最低通航水位㊂基于非结构网格㊁有限体积法建立闽江干流水口水电站至马尾河段的二维水动力数学模型,通过数学模型推算闽江水口水电站下游航道沿程临时站点逐时水位,将沿程临时站点逐时水位与竹岐站㊁文山里站㊁白岩滩站等长期水文站(基准站)水位建立相关关系,采用累积频率法计算低潮累积频率90%的水位特征值作为基准站设计最低通航水位,通过该相关关系计算沿程临时站设计最低通航水位㊂计算结果表明,临时站逐时水位与基准站逐时水位线性相关关系较好,相关系数基本在0.9以上,由该相关关系及基准站设计最低通航水位获得的闽江干流水口水电站下游航道设计最低通航水位值相对合理可靠㊂关键词:设计最低通航水位;相关分析法;累计频率法;二维数学模型;水口水电站下游航道中图分类号:U612.3 文献标志码:A 文章编号:10067647(2020)06005406Calculation method of design lowest navigable water level for downstream channel of Minjiang Shuikou Hydropower Station //LIN Jinyu(Fujian Port &Waterway Investigation and Design Institute Co.,Ltd.,Fuzhou 350002,China )Abstract :In order to provide technical parameters for waterway regulation,wharf construction,flood control and lock design of the Minjiang River,in the absence of field data,numerical simulation,field observation and correlation analysis were used to calculate the lowest navigable water level in the downstream channel of Minjiang Shuikou Hydropower Station.Based on unstructured grid and finite volume method,a two⁃dimensional hydrodynamic numerical model was established from Shuikou Hydropower Station at the Minjiang River to the Mawei River,which was used to calculate the hourly water level at the downstream channel of the hydropower station.The hourly water level of the downstream channel was used to establish the correlation with the water level of Zhuqi,Wenshanli,Baiyantan and other long⁃term hydrological stations (base station).The cumulative frequency method is used to calculate the water level characteristic value of 90%of the cumulative frequency of the low tide as the design lowest navigable water level of the reference station.The calculation results show that the linear relationship of the hourly water level is well correlated between base stations and temporary stations with a correlation coefficient higher than 0.9,indicating a rational and reliable design lowest navigable water level.Key words :design lowest navigable water level;correlational analysis method;cumulative frequency method;2D numerical model;downstream channel of Shuikou Hydropower Station 闽江是福建省最大的河流,全长约562km,流域面积约60992km 2㊂闽江发源于闽㊁赣㊁浙三省交界的武夷㊁杉岭等山脉,自北向南流,上游沙溪㊁建溪㊁富屯溪三大支流在南平延平区汇合后进入闽江干流,沿途纳尤溪㊁古田溪㊁梅溪㊁大樟溪等支流,流经福州市区后由长门入海㊂水口水电站位于闽江干流中段,下游距福州市约84km,距闽江口的长门入海口约112km,距梅花入海口约118km,是以发电为主㊁兼顾航运效益的大型水力枢纽,担负福建电网调频㊁基荷㊁调峰和事故备用等任务,也是我国华东地区最大的常规水电站和国家重点工程㊂水口水电站于1993年下闸蓄水,由于其控制的流域面积占闽江流域面积的86%,水口水电站建成后改变了库区河段的水流条件和泥沙运动规律,电站下游河道的水动力条件也发生了较大变化;另一方面,伴随着社会经济的高速发展,对优质 闽江砂”需求骤增,使得闽江下游河道的沙石 入不敷出”,导致水口水电站下游水位持续下降,从1996年至2013年,水口坝下至竹岐沿程河床下跌幅度在3m以上,严重影响了闽江航运发展㊂近年来,在各级政府部门的重视下,加强了对闽江的保护和治理,闽江河床逐渐趋于稳定㊂目前闽江水口坝下最低通航水位仍采用1996年推算值,与闽江河床现状不相适应,已不能满足航运发展需求,加上闽江水口坝下河段桥梁众多㊁地势多变㊁比降较为复杂,因此为保障船舶通航安全,同时为闽江航运工程建设㊁运营等提供必要的基础资料和依据,需开展闽江干流水口水电站下游航道设计最低通航水位分析研究㊂近年来国内外许多学者㊁研究机构针对设计通航水位展开了一定的研究㊂徐军辉等[1]采用入库流量与坝前水位组合保证率的计算方法确定了梯级电站变动回水区设计最低通航水位㊂何洋等[2]采用长河段一维水流数学模型研究了整体炸礁方案对最低通航水位的影响,并对炸礁方案实施后的整体效果进行了校核㊂陈希等[3]基于大河家水电站㊁寺沟峡水电站的运行特征,通过建立数学模型计算了黄河大河家至寺沟峡河段设计最低通航水位㊂谢平等[4]基于分解合成思想和二阶矩变异概念,提出了考虑水位过程变异的非一致性最低通航水位设计方法,即频率保证率法㊂陈一梅等[5]采用BP神经网络模型计算了闽江水口坝下游受电站日调节影响的近坝段河道设计最低通航水位㊂王冬等[6]利用水库下游河床的渐进性调整原理,提出了通过分析河段水位下降趋势㊁河床冲刷趋势及数学模型,量化水库下游冲刷河段枯水期同流量下水位随蓄水时间变化的方法来推求设计最低通航水位㊂杨首龙等[7]通过建立数学模型探索了在天然径流和东海潮流共同作用下,闽江水口水电站坝下水位未来的变化规律,并根据闽江下游河沙的储藏量和特点,预测了人为采砂对水口水电站最低通航和发电水位的影响以及水口水电站坝下极限最低水位㊂陈兴伟等[8]建立了闽江下游河道一维非恒定流数学模型,对枯水大潮条件下闽江下游河道沿程各断面的潮位㊁流量变化过程进行了模拟,并结合历史实测资料,对闽江下游河道枯水条件下水动力特性及其变化进行了分析㊂黄永葛等[9]针对闽江水口枢纽坝下水位降落幅度及河床地质条件,采用1∶100正态物理模型与遥控自航船模相结合的研究手段,提出了若坝下水位降落幅度较小,且坝下河床冲刷已基本稳定,可采取潜坝或明渠及溢流坝方案治理,若坝下水位降落幅度较大,且坝下河床冲刷仍在继续,单纯解决通航问题可采取船闸改造或船闸加中间渠道方案治理㊂徐军辉等[10]以临淮岗复线船闸为例,针对枢纽的建设㊁运行和非汛期蓄水导致水位样本出现非一致性,综合考虑上游变化趋势㊁人为因素对水位的影响程度㊁近远期的调度方案以及工程的实际情况,确定设计最低通航水位采用的代表性资料,并计算得到闸上㊁闸下设计最低通航水位㊂冯小香等[11]采用一维泥沙数学模型预测了三峡单库运行㊁三峡与上游控制性水库联合运行两种情况下,长江中游主要水文站的水位变化趋势,结合近期三峡电站日调节对下游各站的影响情况,预报了三峡蓄水后20年㊁30年宜昌到武汉河段的设计最低通航水位㊂上述研究大部分是基于一维数值模型和经验公式推算河道设计最低通航水位,然而闽江水口水电站下游河段较长㊁通航环境较为复杂,且外业资料相对缺乏,采用一维数值模型和经验公式难以精确推算闽江下游设计最低通航水位,因此本文基于非结构网格㊁有限体积法建立了闽江干流水口水电站至马尾河段二维水动力数学模型,通过二维数学模型推算闽江水口水电站下游航道沿程临时站点逐时水位,应用沿程临时站点逐时水位与基准站水位建立相关关系,选取低潮累积频率90%的水位特征值作为基准站设计最低通航水位,通过相关关系计算闽江干流水口水电站下游航道设计最低通航水位㊂1　二维水动力数学模型的建立与验证1.1　二维浅水控制方程对于实际地形水流的计算,可以采用二维浅水方程,其具体形式为∂u∂t+u∂u∂x+v∂u∂y=-g∂z∂x+fv-ru(1)∂v∂t+u∂v∂x+v∂v∂y=-g∂z∂y-fu-rv(2)∂z∂t+∂[(d+z)u]∂x+∂[(d+z)v]∂y=0(3)式中:t为时间;x㊁y分别为水平面横向坐标和纵向坐标;u㊁v分别为x方向和y方向的流速;d为水深; z为瞬时水位;f为柯氏参数;r为底摩擦系数;g为重力加速度㊂1.2　参数处理计算范围为闽江干流水口水电站至马尾青州作业区河段(图1),上边界为水口水电站下泄逐时流量,下边界为马尾青州作业区附近河流断面逐时水位,岸边图1　模型计算区域示意图界采用水流无滑移条件,动边界采用干湿边界处理㊂计算时间为2017年11月1日1时至2018年2月28日23时,水下地形资料为2016年(局部2014年)1∶1000实测水深测图,河道糙率系数经率定为0.033㊂图2　2017年11月25 26日典型站潮位验证图3　2017年11月25 26日典型站流速验证1.3　模型验证为了验证数学模型计算结果的准确性㊁可靠性和稳定性,对模型的潮位㊁流速计算值进行验证,结果见图2和图3㊂由图2和图3可知,模拟结果与实测值吻合较好,说明该模型的建立和数值计算方法合理,可进行下一步设计最低通航水位计算㊂2　设计最低通航水位计算分析2.1　设计水位计算方法根据GB50139 2014‘内河通航标准“[12],受潮汐影响的河段设计最低通航水位可采用低潮累积频率法计算确定,Ⅲ㊁Ⅳ级航道低潮累计频率为90%~95%,闽江干流基准站设计最低通航水位取低潮累积频率90%的水位特征值㊂进行低潮累积频率分析需要各水文站一年以上的长系列高㊁低潮位资料,闽江干流水口水电站下游航道长期水文站点仅有竹岐㊁文山里㊁峡南㊁解放大桥(下)㊁白岩潭5个固定水文站㊂考虑到要获得沿程各计算站点一年以上的实测资料需要大量的人力㊁财力和物力,另一方面,根据相关理论及以往经验证明[13⁃16],各种自然因素相差无几的同一河流不同站点之间同一潮次的高潮与高潮(或低潮与低潮)之间存在很好的线性关系,相关性分析具有较强的现实意义,因此本文采用相关分析的方法研究闽江干流水口水电站下游航道设计最低通航水位㊂2.2　基准站低潮累计频率分析根据基准水文站文山里站㊁峡南站㊁解放大桥(下)站1年㊁白岩潭站2年㊁竹岐站4年完整逐时水位资料进行低潮累积频率分析计算,筛选水文年内基准站低潮水位值,并选取低潮累计频率90%的水位特征值作为设计最低通航水位㊂经计算,竹岐站㊁白岩潭站㊁文山里站㊁峡南站㊁解放大桥(下)站5个基准水文站低潮累计频率90%的水位值(即设计最低通航水位)分别为224cm(基面:罗星塔零点,下同)㊁45cm㊁139cm㊁66cm㊁62cm㊂2.3　沿程临时水位站逐时水位获取闽江水口水电站至马尾航段距离相对较长,为了准确反映沿程最低通航水位状况,必须选取约20个计算站点,但外业测量费用较高,因此仅于2017年11月1日至2018年2月28日在闽江干流格洋㊁侯官㊁螺洲㊁鑫通码头附近水域布置4个临时水位站获取其3个月逐时水位,同时在侯官㊁文山里㊁科贡布置3个测流断面开展27h同步流速观测,然后建立水口水电站至马尾青州河段二维水动力数学模型,通过实测站点资料率定和验证模型后,由模型计算闽江沿程猴山站㊁梅溪口站㊁渡口站㊁观音岐站㊁下岐站㊁源口站㊁上岐站㊁金钟阁站㊁白沙站㊁佛老山站㊁甘蔗站㊁白头站㊁淮安站㊁科贡站㊁橘园洲大桥桥西站㊁浦上大桥桥西站㊁湾边站㊁旧洪山大桥(上)站㊁旧洪山大桥(下)站㊁上埔角站㊁解放大桥(上)站21个计算站点3个月逐时水位㊂2.4　线性回归理论线性回归(相关直线)的方程为y=a+bx(4)式中:y为倚变量,即临时观测站的高㊁低潮位;x为自变量,即基准站的高㊁低潮位;a㊁b分别为直线的截距和斜率㊂某一实测点(x i,y i)与相关直线之间的纵向离差为y i-y=y i-a-b x i(5)根据最小二乘法原理,要使直线为 最佳配合线”,须使所有点据与相关直线之间的离差的平方和S最小,即min S=min∑(y i-y)2=min∑(y i-a-b x i)2(6)若使S为最小,须令∂∑(y i-y)2∂a=0∂∑(y i-y)2∂b=ìîíïïïï0(7)求解方程组(7),可得:a=⎺y-b⎺xb=∑(x i-⎺x)(y i-⎺y)∑(x i-⎺x)ìîíïïïï2(8)式中:⎺x㊁⎺y分别为x㊁y序列值的平均值㊂相关直线代表两变量之间的相关关系,但不能直接说明相关程度是否密切㊂描述相关程度的特征值可用相关系数r表示r=∑(x i-⎺x)(y i-⎺y)∑(x i-⎺x)2∑(y i-⎺y)2(9) r2越接近于1,说明两变量的线性关系越好;r2=1,说明两变量具有直线函数关系,即完全线性相关; r2=0,说明两变量线性零相关,即不存在线性相关㊂2.5　各临时站最低通航水位计算根据基准水文站点位置情况,将格洋站㊁猴山站㊁梅溪口站㊁渡口站㊁观音岐站㊁下岐站㊁源口站㊁上岐站㊁金钟阁站㊁白沙站㊁佛老山站㊁甘蔗站㊁白头站㊁侯官站㊁淮安站㊁科贡站㊁橘园洲大桥桥西站㊁浦上大桥桥西站18个临时水位站逐时水位与竹岐基准水文站逐时水位进行相关分析,将湾边站㊁螺洲站㊁鑫通码头站临时水位站逐时水位与白岩潭基准水文站逐时水位进行相关分析,将旧洪山大桥(上)站㊁旧洪山大桥(下)站㊁上埔角站㊁解放大桥(上)站4个临时水位站逐时水位与文山里基准水文站逐时水位进行相关分析,然后依据相关关系分别计算各个临时站点设计最低通航水位特征值,结果见表1㊂水口水电站下游航道设计最低通航水位沿程变化曲线见图4㊂表1　临时站与基准站水位相关关系水位站最低通航水位/m相关关系相关系数竹　岐*2.04格　洋2.59y=0.94x+48.540.98猴　山2.52y=0.95x+37.990.99梅溪口2.50y=0.95x+36.560.99渡　口2.38y=0.95x+24.870.99观音岐2.36y=0.95x+23.760.99下　岐2.34y=0.95x+21.240.99源　口2.33y=0.63x+85.620.90上　岐2.32y=0.96x+16.930.99金钟阁2.30y=1.00x+7.650.99白　沙2.27y=1.00x+1.330.99佛老山2.25y=1.01x-0.420.99甘　蔗2.22y=0.99x+1.190.99白　头2.19y=0.99x-0.990.99侯　官2.12y=0.86x+18.670.93淮　安1.94y=0.98x-25.810.99科　贡1.90y=0.961x-25.620.99橘园洲大桥桥西1.81y=0.95x-31.490.98浦上大桥桥西1.57y=0.92x-49.340.94峡　南*0.66白岩潭*0.45湾　边1.24y=0.88x+84.460.94螺　洲0.76y=0.92x+33.970.97鑫通码头0.35y=0.90x-5.500.92文山里*1.39旧洪山大桥(上)1.30y=0.55x+54.330.89旧洪山大桥(下)1.10y=0.53x+35.880.89上埔角1.09y=0.54x+34.470.92解放大桥(上)1.01y=0.54x+25.930.93解放大桥(下)*0.62 注:*为基准水文站㊂图4　闽江水口水电站下游航道设计最低通航水位沿程变化曲线由图4和表1可知,临时水位站逐时水位与基准水位站逐时水位线性相关关系较好,相关系数基本在0.9以上,因此由该相关关系及基准站设计最低通航水位获得的闽江干流水口水电站下游航道设计最低通航水位值相对合理可靠㊂3　结　语本文采用数值模拟法和相关分析法相结合的方法计算闽江干流水口水电站下游航道沿程设计最低通航水位㊂以竹岐站㊁峡南站㊁文山里站㊁白岩潭站㊁解放大桥(下)站为基准站,通过低潮累积频率法计算保证率为90%的低水位特征值作为基准站设计最低通航水位,以格洋㊁侯官㊁解放大桥(下)㊁螺洲等测站为验证站点,通过二维潮流数学模型推算闽江沿程猴山站㊁梅溪口站㊁渡口站㊁观音岐站㊁下岐站㊁源口站㊁上岐站㊁金钟阁站㊁白沙站㊁佛老山站㊁甘蔗站㊁白头站㊁淮安站㊁科贡站㊁橘园洲大桥桥西站㊁浦上大桥桥西站㊁湾边站㊁旧洪山大桥(上)站㊁旧洪山大桥(下)站㊁上埔角站㊁解放大桥(上)站3个月逐时水位,再与基准水文站水位值建立线性相关关系,然后依据该相关关系和基准站设计最低通航水位特征值计算闽江干流水口水电站下游航道设计最低通航水位㊂计算成果为以后闽江航道整治㊁码头建设㊁防洪㊁船闸设计奠定了良好的基础,为闽江流域的水动力和生态环境变化研究提供了参考依据,同时也为闽江沿岸经济的发展提供了一定的技术支撑㊂参考文献:[1]徐军辉,邓伟.梯级电站变动回水区设计最低通航水位确定方法[J].水运工程,2020(4):109⁃114.(XU Junhui,DENG Wei.Determination method of design lowest navigable water level standard for fluctuating backwater area of cascade hydro⁃power station[J].Port& Waterway Engineering,2020(4):109⁃114.(in Chinese))[2]何洋,张帅帅.碍航礁石河段最低通航水位和整治效果分析[J].水运工程,2015(6):137⁃142.(HE Yang, ZHANG Shuaishuai.Designed lowest navigable level of navigation obstruction reef reach and regulation effect[J].Port&Waterway Engineering,2015(6):137⁃142.(in Chinese))[3]陈希,曾涛,张文江.黄河大河家至寺沟峡河段设计最低通航水位的推求[J].水运工程,2014(7):124⁃126.(CHEN Xi,ZENG Tao,ZHANG Wenjiang.Calculation of design lowest navigation water level of river reach from Dahejia to Sigouxia river reach on Yellow River[J].Port &Waterway Engineering,2014(7):124⁃126.(in Chinese))[4]谢平,王路,桑燕芳,等.考虑水位过程变异的非一致性最低通航水位设计方法[J].水利学报,2020,51(4): 379⁃390.(XIE Ping,WANG Lu,SANG Yanfang,et al.Method for designing the lowest navigable water level considering the variation of water level process[J].Journal of Hydraulic Engineering,2020,51(4):379⁃390.(in Chinese))[5]陈一梅,徐造林.水利枢纽下游河段设计最低通航水位推算方法探讨[J].东南大学学报(自然科学版), 2002,32(2):259⁃263.(CHEN Yimei,XU Zaolin.Studyon method of calculating designed lowest navigable stage at downstream stretch of hydro⁃junction[J].Journal of Southeast University(Natural Science Edition),2002,32(2):259⁃263.(in Chinese))[6]王冬,李义天,邓金运,等.水库下游冲刷河道最低通航水位确定方法[J].水力发电学报,2014,33(1):120⁃126.(WANG Dong,LI Yitian,DENG Jinyun,et al.Study on calculation method of design lowest navigable stage in scouring channel downstream of dams[J].Journal of Hydroelectric Engineering,2014,33(1):120⁃126.(in Chinese))[7]杨首龙,林琳,吴时强,等.水动力与人为挖砂共同作用下水口水电站坝下水位变化规律[J].水力发电学报, 2013,32(4):137⁃142.(YANG Shoulong,LIN Lin,WU Shiqiang,et al.Water level change downstream of Shuikou Hydropower Station caused by sand mining and flow scour[J].Journal of Hydroelectric Engineering, 2013,32(4):137⁃142.(in Chinese))[8]陈兴伟,刘梅冰.闽江下游感潮河道枯水动力特性变化分析[J].水道港口,2008,29(1):39⁃43.(CHEN Xingwei,LIU Meibing.Study on variation of hydrodynamic characteristics during dry season in the lower reach of Minjiang River[J].Journal of Waterway and Harbor,2008,29(1):39⁃43.(in Chinese)) [9]黄永葛,王义安,章日红,等.闽江水口枢纽坝下水位降落整治方法研究[J].水道港口,2007,28(4):257⁃260.(HUANG Yongge,WANG Yian,ZHANG Rihong,et al.Study on regulation method of fall in water level of the Shuikou Hydro⁃junction in the Minjiang Rive[J].Journal of Waterway and Harbor,2007,28(4):257⁃260.(in Chinese))[10]徐军辉,王平,刘长波.临淮岗复线船闸设计最低通航水位分析[J].水运工程,2020(6):137⁃141.(XU Junhui,WANG Ping,LIU Changbo.Analysis of design lowest navigable water level of Linhuaigang second ship lock[J].Port&Waterway Engineering,2020(6):137⁃141.(in Chinese))[11]冯小香,张明.三峡蓄水后长江中游设计最低通航水位预报[J].水道港口,2017,38(1):49⁃53.(FENG Xiaoxiang,ZHANG Ming.Prediction of the design lowest navigable stage in the middle reaches of Yangtze River after Three Gorges Reservoir impoundment[J].Journal of Waterway and Harbor,2017,38(1):49⁃53.(in Chinese))[12]中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.内河通航标准:GB 50139 2014[S].北京:中国计划出版社,2014. 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算例摘要Abstract目录1 工程概况及相关设计资料---------------------------------------------------------------------------61.1 兴建缘由----------------------------------------------------------------------------------------61.2 基本资料----------------------------------------------------------------------------------------61.2.1 水文基本资料------------------------------------------------------------------------61.2.2地质情况----------------------------------------------------------------------------------61.2.3 地震烈度---------------------------------------------------------------------------------71.2.4 船闸规模---------------------------------------------------------------------------------71.2.5 设计船型船队---------------------------------------------------------------------------71.2.6 通航净空---------------------------------------------------------------------------------81.2.7 水位组合---------------------------------------------------------------------------------81.2.8 引航道布置要求------------------------------------------------------------------------91.3 船闸总体布置-----------------------------------------------------------------------------------92 船闸参数设计及总体布置--------------------------------------------------------------------------102.1 输水系统计算----------------------------------------------------------------------------------102.1.1 灌泄水时间计算-----------------------------------------------------------------------102.1.2 设计指标计算及消能措施-----------------------------------------------------------102.1.3 输水系统的水力特性曲线的绘制--------------------------------------------------122.2 船闸通过能力及耗水量的计算-------------------------------------------------------------212.2.1 船闸通过能力的计算-----------------------------------------------------------------212.2.2 船闸耗水量的计算--------------------------------------------------------------------232.3 船闸总体结构布置----------------------------------------------------------------------------232.3.1 上闸首布置-----------------------------------------------------------------------------232.3.2 下闸首布置-----------------------------------------------------------------------------242.3.3 闸室布置--------------------------------------------------------------------------------242.3.4 翼墙布置--------------------------------------------------------------------------------242.3.5 引航道布置-----------------------------------------------------------------------------242.3.6 上下游护底布置-----------------------------------------------------------------------243 船闸渗流计算-----------------------------------------------------------------------------------------253.1 船闸各部分的地下轮廓线的布置----------------------------------------------------------253.1.1 上闸首底线轮廓线布置--------------------------------------------------------------253.1.2 下闸首地下轮廓线布置--------------------------------------------------------------263.1.3 闸室墙地下轮廓线布置--------------------------------------------------------------263.1.4 船闸翼墙地下轮廓线布置-----------------------------------------------------------273.2 船闸渗流稳定验算----------------------------------------------------------------------------283.2.1 上闸首渗流稳定验算-----------------------------------------------------------------283.2.2 下闸首渗流稳定验算-----------------------------------------------------------------313.2.3 闸室墙渗流稳定验算-----------------------------------------------------------------343.2.4 船闸翼墙渗流稳定验算--------------------------------------------------------------364 船闸稳定验算-----------------------------------------------------------------------------------------394.1 上闸首稳定验算-------------------------------------------------------------------------------394.1.1 上闸首自重及设备重的计算--------------------------------------------------------394.1.2 上闸首在完建期的稳定验算--------------------------------------------------------414.1.3 上闸首在设计水位情况的稳定验算-----------------------------------------------434.1.4 上闸首在检修情况下的稳定验算--------------------------------------------------504.1.5 上闸首在校核水位情况下的稳定验算--------------------------------------------534.2 下闸首稳定验算-------------------------------------------------------------------------------604.2.1 下闸首自重及设备重的计算--------------------------------------------------------604.2.2 下闸首在完建期的稳定验算--------------------------------------------------------624.2.3 下闸首在设计水位情况的稳定验算-----------------------------------------------634.2.4 下闸首在检修情况下的稳定验算--------------------------------------------------674.2.5 下闸首在校核水位情况下的稳定验算--------------------------------------------714.3 闸室墙稳定验算-------------------------------------------------------------------------------774.3.1 闸室墙自重及作用在其上的各种荷载的计算-----------------------------------774.3.2 闸室墙稳定验算-----------------------------------------------------------------------794.3.3 闸室墙地基承载力稳定验算--------------------------------------------------------804.4 船闸翼墙稳定验算----------------------------------------------------------------------------804.4.1翼墙自重及作用在其上的各种荷载的计算--------------------------------------804.4.2 翼墙稳定验算--------------------------------------------------------------------------834.4.3 闸室墙地基承载力稳定验算--------------------------------------------------------835 船闸结构计算-----------------------------------------------------------------------------------------845.1 下闸首底板结构计算-------------------------------------------------------------------------845.1.1 下闸首底板内力计算-----------------------------------------------------------------845.1.2 下闸首底板配筋计算及抗裂验算--------------------------------------------------915.2 下闸首闸墩的结构计算----------------------------------------------------------------------945.2.1 下闸首闸墩的内力计算--------------------------------------------------------------945.2.2 下闸首闸墩的抗裂验算--------------------------------------------------------------985.3 闸室挡土墙结构计算-------------------------------------------------------------------------995.3.1 闸室挡土墙立板的内力计算及配筋计算-----------------------------------------995.3.2 闸室挡土墙立板的抗裂验算------------------------------------------------------1045.3.3 闸室挡土墙底板的内力计算及配筋计算---------------------------------------1055.3.4 闸室挡土墙底板的抗裂验算------------------------------------------------------1095.3.5 闸室挡土墙扶壁的内力计算及配筋计算---------------------------------------1095.3.6 闸室挡土墙扶壁的抗裂验算-------------------------------------------------------1126 交通桥结构设计-------------------------------------------------------------------------------------1136.1 交通桥设计资料------------------------------------------------------------------------------1136.2 交通桥尺寸布置------------------------------------------------------------------------------1136.3 交通桥主梁计算------------------------------------------------------------------------------1136.3.1 交通桥恒载内力计算----------------------------------------------------------------1136.3.2 交通桥活载内力计算----------------------------------------------------------------1146.3.3 主梁的配筋计算----------------------------------------------------------------------1176.3.4 主梁的抗剪强度上下限复核-------------------------------------------------------1196.4 交通桥行车道板的计算---------------------------------------------------------------------1236.4.1 行车道板的恒载及其内力的计算-----------------------------------------------1236.4.2 行车道板所受的汽车荷载--------------------------------------------------------1236.4.3 行车道板的荷载组合--------------------------------------------------------------1246.4.4 行车道板的截面配筋计算--------------------------------------------------------1246.4.5 行车道板的截面尺寸验算--------------------------------------------------------1256.4.6 行车道板的抗剪强度验算--------------------------------------------------------1257 人字型闸门结构设计-----------------------------------------------------------------------------1267.1 闸门设计基本资料-------------------------------------------------------------------------1267.2 闸门平面布置---------------------------------------------------------------------------------1267.3 闸门结构设计---------------------------------------------------------------------------------1277.3.1 闸门面板的计算--------------------------------------------------------------------1277.3.2 水平次梁的计算--------------------------------------------------------------------1287.3.3 主横梁的计算-----------------------------------------------------------------------1317.3.4 底主横梁的计算--------------------------------------------------------------------1387.3.5 接缝梁的计算-----------------------------------------------------------------------1437.3.6 竖向连接系的计算-----------------------------------------------------------------145 致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------146 参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------147 附表一不平衡剪力计算表--------------------------------------------------------------------------148 附表二闸底板弯矩计算表--------------------------------------------------------------------------149 附表三底板弯矩计算续表--------------------------------------------------------------------------150 附表四下闸首底板配筋弯矩表--------------------------------------------------------------------151 附图一船闸总体布置图-----------------------------------------------------------------------------152 附图二下闸首底板结构及其配筋图--------------------------------------------------------------153附图三闸墩结构及其配筋图-----------------------------------------------------------------------154附图四交通桥结构及其配筋图--------------------------------------------------------------------155附图五闸室墙结构及其配筋图--------------------------------------------------------------------156附图六人字闸门结构图-----------------------------------------------------------------------------1571工程概况及相关设计资料1.1 兴建缘由泰州引江河贯穿于苏中地区的泰州市，南连长江、北接新通扬运河，是江苏省广大里下河地区及盐城市的重要通江口门。