船閘開題報(bào)告

時(shí)間：2024-07-29 06:37:14 開題報(bào)告我要投稿

船閘開題報(bào)告

　　船閘是應(yīng)用最廣的一種通航建筑物，多建筑在河流和運(yùn)河上。為克服較大的潮差，也建筑在入海的河口和海港港池口門處。

船閘開題報(bào)告

　　一、選題的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

　　桐子壕電站是嘉陵江干流蒼溪至合川段水電開發(fā)的十二個(gè)梯級(jí).該工程位于四川省廣安地區(qū)武勝縣中心鎮(zhèn)秀觀村附近的嘉陵江小中壩段.樞紐上距縣城沿口碼頭13.0公里,至南充市碼頭154.0公里,下距重慶市朝天門港臺(tái)167.0公里.地理座標(biāo)在東經(jīng)濟(jì)成分106°16′.北緯30°18′之間

　　嘉陵江具有悠遠(yuǎn)的通航歷史，歷來是川東北的交通運(yùn)輸干線，廣安和達(dá)州地區(qū)對(duì)外物質(zhì)交流的重要通道之一。嘉陵江腹地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，自然資源豐富，農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá)，是四川重點(diǎn)糧棉產(chǎn)區(qū)之一。流域內(nèi)森林面積廣，礦產(chǎn)資源豐富。豐富的礦產(chǎn)資源將為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供良好的條件，也為水運(yùn)提供了充足的貨源。隨著腹地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，工農(nóng)業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為交通運(yùn)輸提供了大量的貨源

　　二、國內(nèi)外船閘建設(shè)的成就發(fā)展

　　在興建水利樞紐，渠化河流和修建運(yùn)河時(shí)，船閘是克服集中落差的一種通航建筑物，船要通航建閘建設(shè)在我國有悠久歷史，早在2000多年前，秦朝開挖的靈渠，克服水位差的陡門就是船閘的雛形。新中國成立后，僅40年間，就建設(shè)了大、中、小各類船閘達(dá)800余座，大大地推動(dòng)了我過船閘技術(shù)的發(fā)展。。50年代建設(shè)的京杭運(yùn)河，船閘的規(guī)模就比較大，可以通過4000噸級(jí)的船隊(duì)，運(yùn)輸十分繁忙，對(duì)溝通我過南北水運(yùn)運(yùn)輸起著十分重要的作用。70年代興建的長江該葛洲壩水利樞紐，船閘的規(guī)模和水頭都居世界前列。而三峽船閘是目前世界上規(guī)模最大、級(jí)數(shù)最多、總水頭最高、施工難度最大的船閘。包括上、下游引航道，船閘總長6442米，其中船閘閘室部分長1621米。

　　由于水運(yùn)運(yùn)輸具有價(jià)廉、低耗、量大的優(yōu)點(diǎn)，世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，內(nèi)河運(yùn)輸發(fā)展較快。作為內(nèi)河航運(yùn)建設(shè)重要組成部分的船閘建設(shè)也得到了較快的發(fā)展，多數(shù)國家的現(xiàn)代船閘主要是20世紀(jì)50年代以后發(fā)展起來的。

　　國外船閘的建設(shè)很重視滿足使用要求，在設(shè)計(jì)中注意選擇好船閘位置和布置及引航

　　道通航條件，防治泥沙淤積，使船舶能安全可靠和迅速暢通的通過船閘。

　　為適應(yīng)水運(yùn)成網(wǎng)和運(yùn)量大的需求，一些國家的內(nèi)河尺寸向標(biāo)準(zhǔn)化和大尺度發(fā)展，特別是船閘寬度逐漸統(tǒng)一，內(nèi)河成網(wǎng)，四通八達(dá)，起尺度滿足設(shè)計(jì)船隊(duì)原隊(duì)一次過閘的需求。

　　隨著運(yùn)量的增大和發(fā)展，為滿足客、貨運(yùn)量過壩的需要，不少樞紐興建了雙線或多線船閘，但在建設(shè)步驟上，則根據(jù)各自的情況和條件的不同而有所不同，如蘇聯(lián)在伏爾加河各級(jí)樞紐都同時(shí)修建了二線船閘，而在一些河流則使采取先建一線船閘，運(yùn)量增大后再建二線船閘。

　　為減少船閘級(jí)數(shù)，縮短船舶過閘時(shí)間，加快水運(yùn)運(yùn)輸速度，適應(yīng)高壩通航的需要，內(nèi)河船閘逐步向高水頭發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國外單級(jí)水頭大于20米的船閘有30多座，巴西庫魯依船閘有單級(jí)36.5米，依泰普船閘單級(jí)水頭約為33～44米，這些都反映了當(dāng)前船閘的世界水平。

　　高水頭大型船閘的關(guān)鍵技術(shù)問題主要是船閘水利條件(特別是閥門水力條件問題)、閘、閥門和啟閉機(jī)等技術(shù)問題。為解決高水頭船閘在灌泄水時(shí)閘室和引航道內(nèi)的停泊條件以及非恒定流對(duì)過閘船舶航行的影響，采用了等慣性輸水系統(tǒng)、旁側(cè)引水或旁側(cè)泄水以及分散進(jìn)水和分散泄水等措施，為解決閥門水力條件問題，特別是閥門氣蝕問題，采用反響弧形閥門，降低閥門底的高程和快速開啟閥門以及設(shè)通風(fēng)孔等措施，隨著這些關(guān)鍵技術(shù)的突破，船閘的技術(shù)水平回有進(jìn)一步的突破。

　　由于船閘水力條件和閥門幾啟閉機(jī)械技術(shù)條件的限制，當(dāng)水頭高至一定限度時(shí)，單級(jí)船閘就成為不可能，需要采用多級(jí)船閘，包括連續(xù)多級(jí)船閘和設(shè)中間渠道的多級(jí)船閘。蘇聯(lián)額爾齊斯河的明斯克船閘的水頭最高為67米，分四級(jí)，但連續(xù)船閘通過能力小，過閘費(fèi)時(shí)多。而采用設(shè)中間渠道的多級(jí)船閘在國外有10多座，巴西圖庫魯依設(shè)中間渠道的兩級(jí)船閘，是世界上水頭最高、規(guī)模最大的梯級(jí)船閘。

　　在水源缺少的情況下，為發(fā)展水運(yùn)、減少船閘過閘耗水兩，歐洲一些國家采用了省水船閘。

　　為適應(yīng)海運(yùn)需要，不少國家都興建了大型海閘，世界最長的海串在比利時(shí)，有效長度500米，寬57米。最寬船閘在法國，有效寬67米。

　　為防咸水入侵海閘上游，影響上游水質(zhì)，一些國家修建了防咸船閘。如法國修建了敦克爾克港馬迪克防咸船閘。

　　三、研究重點(diǎn)

　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是《嘉陵江桐子壕船閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，在完成整個(gè)船閘的初步設(shè)計(jì)后，著重進(jìn)行船閘輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)包括以下幾下項(xiàng)內(nèi)容：

　　1、船閘總體布置及選型

　　船閘的種類很多，根據(jù)船閘的不同特征，如位置、閘室數(shù)目、線數(shù)等，可以分為不同的類型：內(nèi)河船閘和海船閘、單級(jí)船閘和多級(jí)船閘、單線船閘和多線船閘等。此外還有其它類型的船閘如廣室船閘，省水船閘，井式船閘等。根據(jù)本工程的實(shí)際情況及通過能力擬建單級(jí)單線船閘，引航道根據(jù)具體地形選擇對(duì)稱式布置。

　　2、輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

　　船閘輸水系統(tǒng)是完成閘室灌泄水操作的主要設(shè)備。它包括進(jìn)水口、輸水廊道及輸水閥(閘)門、出水口和消能設(shè)備等部分。輸水系統(tǒng)的形式選擇直接影響到船閘的通過能力，以及過閘船舶和船閘及其附屬結(jié)構(gòu)的安全。

　　船閘輸水系統(tǒng)的形式主要可分為幾種輸水系統(tǒng)和分散式輸水系統(tǒng)兩大類。集中輸水系統(tǒng)是將輸水系統(tǒng)集中布置在閘首范圍內(nèi)，灌水時(shí)，水經(jīng)上閘首有閘室的上游集中流入閘室，泄水時(shí)，水從閘室的下游端經(jīng)下閘首泄入引航道;分散式輸水系統(tǒng)是將輸水系統(tǒng)分散布置在閘首及閘室內(nèi)，灌、泄水時(shí)，水流通過設(shè)在閘室底火閘室墻內(nèi)的縱向輸水廊道上的一系列出水支管、出水支孔分散地流入閘室。

　　此設(shè)計(jì)的輸水系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況采用集中式輸水系統(tǒng)，由于設(shè)計(jì)水頭較大，輸水朗道在垂直方向有跌落，為了使閘室內(nèi)水面平穩(wěn)在閘首下布置消能室并采用復(fù)雜式消能工。

　　3、閘室結(jié)構(gòu)選擇及計(jì)算

　　船閘閘室有斜坡式和直立式兩種，斜坡式閘室具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但是使用不方便，且耗水量大，目前已很少使用。直立式閘室結(jié)構(gòu)由閘墻和閘底組成，按其受力狀態(tài)可分為整體式結(jié)構(gòu)和分離式結(jié)構(gòu)兩大類。分離式結(jié)構(gòu)閘墻類型比較多，常作用在土基上的又重力式、懸臂式、扶壁式。土基上的分離式閘室，大多采用帶有橫撐格梁的透水底板，比較經(jīng)濟(jì)，但只適用于水級(jí)比較小，地基對(duì)滲透變形不敏感的情況。當(dāng)水頭較大，地基為粉砂、細(xì)砂或淤泥的閘室，則采用雙鉸式不透水或采用整體式結(jié)構(gòu)。對(duì)于巖基常用的結(jié)構(gòu)有重力式、襯砌式和混合式。一般情況下采用分離式比較經(jīng)濟(jì)，但在軟弱地基且水級(jí)較大時(shí)，可采用整體式。

　　重力式閘墻是靠自重維持穩(wěn)定，但是地基反力不均勻且較大，對(duì)地基承載能力要求比較大，只適用于較好的地基，對(duì)于軟弱地基，要采用重力式則必須對(duì)地基采取工程措施，改善受力狀態(tài)或增強(qiáng)地基強(qiáng)度。

　　重力式閘墻按材料可分為漿砌條(塊)石結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)和配筋混凝土結(jié)構(gòu)等。漿砌條(塊)石結(jié)構(gòu)適用于盛產(chǎn)石料的地區(qū)，比較經(jīng)濟(jì)，但費(fèi)工，質(zhì)量不易保證�；炷两Y(jié)構(gòu)和配筋混凝土結(jié)構(gòu)適用于船閘水級(jí)較大，機(jī)械化施工及石料缺乏等情況;重

　　力式結(jié)構(gòu)按斷面形式可分為梯形和衡重式兩種。梯形斷面適用范圍廣泛，一般船閘和溢洪閘均可采用，其底面寬大，能適應(yīng)荷載變化，穩(wěn)定可靠，但不能充分發(fā)揮墻身材料強(qiáng)度，工程量大，投資亦大。衡重式斷面，下部為倒梯形，有減少土有力作用，比梯形結(jié)構(gòu)減少10%～20%，但其對(duì)地基要求較高，荷載變化反應(yīng)靈敏，不適用于溢洪船閘;懸臂式閘室由閘墻、底板和后懸臂組成，是從船閘軸線分為兩半的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在底板中縫處設(shè)有止水，形成不透水的閘底。適用于地基承載能力比較低，且閘室高度與寬度之比比較大的情況;扶壁式閘墻有立板、肋板和底板組成，底板分為趾板和內(nèi)底板，由于閘室墻直接作用于土基上，地基承載力較小，不需尾板。

　　根據(jù)本工程的實(shí)際情況選用兩種閘墻進(jìn)行計(jì)算，初選重力式漿砌條石和少筋L式兩種。并設(shè)計(jì)整體式閘室進(jìn)行電算。

　　在本次設(shè)計(jì)中因時(shí)間和自己知識(shí)水平的限制，為進(jìn)行進(jìn)一步的，精確的設(shè)計(jì)，只是根據(jù)規(guī)范和專業(yè)書籍大體取值，未進(jìn)一步探討前因后果，更為進(jìn)行優(yōu)化，但在讀了幾本專業(yè)文獻(xiàn)后，著實(shí)感到自己設(shè)計(jì)的膚淺，但同時(shí)也感到受益匪淺。

　　《涪江安居船閘水工模型試驗(yàn)報(bào)告》是我們專業(yè)老師和西科所的老師們?cè)?8年的設(shè)計(jì)成果，雖然看起來比較久遠(yuǎn)，但其中的知識(shí)仍令我們這些初學(xué)者感到很豐富，同時(shí)也開始明白學(xué)院有一片試驗(yàn)場地的意義，因?yàn)闀刑岬降谋姸嘈兄行У慕ㄗh都是在那片場地上的通過模型模擬得來的。這次模擬是設(shè)計(jì)后進(jìn)行的水利模型試驗(yàn)，有極強(qiáng)的實(shí)際指導(dǎo)意義，因?yàn)橥ㄟ^試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)不易發(fā)現(xiàn)、解決的問題，也防止船閘建成再修改所造成的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。原設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果表明輸水時(shí)間、流量系數(shù)不滿足要求，鎮(zhèn)靜段過長，達(dá)到15米，廊道摻氣嚴(yán)重，水流很紊亂，上下游閥門出現(xiàn)漏氣，主要原因是進(jìn)口的局部阻力過大，同時(shí)廣式船閘閘首與閘室、閘首引航道不對(duì)稱，使水流擴(kuò)散不均勻的主要原因。

　　報(bào)告對(duì)模型修改由三步，每一步后都在進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，以進(jìn)一步完善模型。第一步，修改廊道進(jìn)口，即進(jìn)口左、右邊和上邊修圓，進(jìn)口面積增大，四根縱向消力檻中一根該三角形布置。并使閘口門與上下引航道對(duì)稱，，增加消力檻數(shù)量，并朝一個(gè)方向斜挑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明灌水時(shí)間減小2分鐘，摻氣消失，進(jìn)口上無渦流，只有很小的回流，說明進(jìn)口修圓和廊道進(jìn)口面積擴(kuò)大是很有效的措施。在本試驗(yàn)中三角形消力檻反而使墻后壅水增高，使閘室水面波動(dòng)較大，另外對(duì)回流影響較小。故進(jìn)行二次修改，主要是對(duì)消能工進(jìn)行修改。使其呈八字排列，非上一步的一個(gè)方向斜挑，以增大水流紊動(dòng)，增強(qiáng)消能效果，減少壅水。消能柵五根改回直挑，以調(diào)整閘室出流，，實(shí)驗(yàn)表明，水面紊動(dòng)明顯變小，帷墻處二次跌水大大減少，消能效果較好，且閘室流速更加均勻。但下閘首出流仍偏左，為此進(jìn)行三次修改，也主要針對(duì)消能工。為從根本上解決水流擴(kuò)

　　散，減少鎮(zhèn)靜段回流區(qū)，將消力柵左側(cè)直角削成圓弧狀下閘首改用三根不對(duì)稱斜挑消力檻，效果很好。這次報(bào)告是我充分看到廊道進(jìn)口修圓和面積擴(kuò)大對(duì)輸水系統(tǒng)的影響，以及合理布置的消力檻和消力柵的顯著的消能作用，同時(shí)我也認(rèn)識(shí)到水力模型實(shí)驗(yàn)在船閘設(shè)計(jì)中的重要作用。

　　而《涪江龍鳳船閘水力模型終結(jié)報(bào)告》的重點(diǎn)在于廊道進(jìn)口高程的更改，引航道導(dǎo)墻形式，及負(fù)壓問題。通過降低口門高程，使水流形態(tài)更好，也有效的減小了檢修門上負(fù)壓。下游閥門后增加直線段以布置突擴(kuò)體，加上采用多頂支孔出水家消能蓋板形式，閘室水面較平穩(wěn)，在灌泄水時(shí)，波浪力和局部力都在允許之內(nèi)，且船閘運(yùn)行時(shí)間可以大大延長。對(duì)廊道斷面增大30%及降低進(jìn)口和閥門高程，對(duì)減少負(fù)壓有極大的作用。突擴(kuò)體對(duì)減少負(fù)壓有一定作用，但仍需改進(jìn)。

　　《廣西融江麻石船閘輸水系統(tǒng)改造水工模型試驗(yàn)研究》中主要說明麻石船閘輸水廊道摻氣，導(dǎo)致空氣進(jìn)入閘室，閘室水流極為紊亂，多次發(fā)生事故。表現(xiàn)為灌水時(shí)，門后在高速水流作用下大量空氣沿閥們井進(jìn)入廊道，摻入水中，從廊道的出水孔噴出，閘室水流極為紊亂，后封閉了底廊道的中間兩只進(jìn)口，但運(yùn)行后，地基發(fā)生不均勻沉降，底板上兩伸縮縫開裂，底廊道頂出現(xiàn)四道裂縫，噴氣時(shí)形成四個(gè)大水泡，最高達(dá)到1米，水流極為惡劣。原因主要是輸水系統(tǒng)布置不合理，閥門的開敞式布置是空氣進(jìn)入閘室的主要原因，另外伸縮縫的開裂加劇了摻氣的危害性。修改的主要方案是興建排氣室，不讓廊道的空氣進(jìn)入閘室，對(duì)于輸水閥門的高程，止水，型式加以改變�？戳诉@篇報(bào)告，使我對(duì)輸水閥門的重要性和復(fù)雜消能室對(duì)于高水頭船閘的必需性有了一個(gè)更深的了解。

　　《四川省嘉陵江四九灘船閘水工模型終結(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》中提出為改善進(jìn)口處的水流條件，把檢修閘門上移至與引航道相接處，有個(gè)疑問便是此處為結(jié)構(gòu)縫處，是否對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有影響。

　　總的來說，通過閱讀這幾片專業(yè)文獻(xiàn)，感覺收獲很多，更好的認(rèn)識(shí)了所學(xué)專業(yè)知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

　　四、主要參考文獻(xiàn):

　　[1] 交通部西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所，《涪江龍鳳船閘水工模型試驗(yàn)終結(jié)報(bào)告》

　　[2] 交通部西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所，《融江麻石船閘輸水系統(tǒng)改造水工模型試驗(yàn)研究》。

　　[3] 重慶交通學(xué)院水港系、西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所，《涪江安居船閘水工模型試驗(yàn)報(bào)告》【M】1988。

　　2008屆港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)·開題報(bào)告

　　[4]《四川省嘉陵江四九灘船閘水工模型終結(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》劉平昌，彭在萍交通部西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所一九八八年一月

　　[ 3 ]程昌華劉曉平唐壽鑫，航道工程學(xué)Ⅰ[M]，北京：人民交通出版社，2001。

　　[ 4 ]詹世富，航道工程學(xué)Ⅱ[M]，北京：人民交通出版社，2001。

　　五、指導(dǎo)教師意見

　　六、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)小組意見