船闸设计实例

渠化工程课程设计木厂船闸工程设计姓名：学号：年级：班级：学院：完成时间：第一章工程概况1 自然条件1.1地理位置北运河水系位于海河流域北部，西界为永定河，东界为潮白河，南至海河，流域面积6166km2，其中山区面积为952km2，平原面积5214km2。

以北京市通州区北关闸为界，北关闸以上称温榆河，以下始称北运河，河道全长141.9km。

本次工程研究范围自北关闸至北辰区的屈家店闸，全长127km。

1.2河流水系北运河是海河北系的重要行洪排涝通道，是著名的京杭大运河的一部分。

北关闸闸上辟运潮减河，分泄部分洪水，在榆林庄闸纳凉水河和凤港减河，至木厂闸闸上又辟有青龙湾减河入潮白新河，土门楼以下纳龙凤新河，在筐儿港与北京排污河相交叉，屈家店闸上纳永定河洪水入永定新河，进入天津市区后纳子牙河，至大红桥入海河。

1.3气象北运河流域属东亚暖温带大陆性季风气候区，四季分明。

多年平均气温11.3℃～12.7℃，1月份温度最低，月平均气温-5.0℃～-5.3℃,7月份温度最高，月平均气温25.8℃～26.1℃。

无霜期206d左右，最大冻土深度62 cm～70cm，多年平均日照时数2651小时～2744小时。

多年平均风速为3.0～3.5m/s，历年最大风速24 m/s。

多年平均蒸发量1133mm～1200mm。

多年平均降雨量561～585mm，汛期降雨量占全年的80%～85%，且多以暴雨形式出现在7、8月份。

降雨年际变化也很明显，丰枯比达数倍之多。

1.4水文根据1956～2005年共50年实测资料统计，通县站多年平均径流量为31940万m3，最大年径流量为145895万m3（1956年），最小年径流量为7576万m3（1981年）。

榆林庄站位于凉水河上，设立于1956年，控制流域面积684 km2，至今有连续的水文观测资料，2001年以前为汛期站。

榆林庄站2005年实测径流为21172万m3。

图1-1 北运河水系分布图北运河土门楼站设立于1930年5月， 1949年6月恢复为水文站，此后有较为完整的水文资料。

根据1964～2005年共42年实测资料统计，土门楼站多年平均径流量为71140万m3，最大年径流量为187276万m3（1970年），最小年径流量为8158万m3（2002年）。

青龙湾减河土门楼站于1924年开始观测水位， 1964年以后有较为完整的水文资料。

汛期内洪量较为集中，一年之内一般为一、两场大洪水所控制，最大30天洪量一般占汛期（6～9月）洪水总量的75%左右，而7天洪量可占30天洪量的50%左右。

1.5地形和地貌北运河干流流域位于湖积平原，地势平缓、广阔，由西北向东南微倾斜。

北运河河道蜿蜒曲折，堤外地面高程上游北关闸附近在20.0m左右，下游屈家店附近在3.0m左右，地面坡度为1/5000～1/10000。

1.6地质木厂闸场区主要由粉土、粘性土和砂土组成，场地土除第①-1层为软弱土外，其它各层均属中软土，建筑场地类别为Ⅲ类。

河道沿程各层土质主要由粉土、粉砂、粘性土和砂土组成，各层均属中软土，承载力标准值80~100kPa。

建筑场地类别为Ⅲ类。

1.7地震场区设计基本地震加速度为0.15g，相应抗震设防烈度为Ⅶ度；地震动反应谱特征周期为0.45s，设计地震分组为第一组。

1.8建筑材料建筑材料的种类及购买地参照表1-1。

表1-1 建筑材料及购买地2.社会经济概况及货运量预测2.1经济概况北运河干流位于京津两大城市之间，主要流经北京市的通州区、河北省廊坊市的香河县、天津市的武清区，三区（县）总面积2939.08km2。

据2007年统计资料，三县（区）总人口221.74万人，耕地面积233.3万亩，农作物以种植小麦、玉米为主，平原低洼地区以种植水稻为主，粮食总产量97.91吨，是主要粮棉产区及蔬菜、副食品的主要生产供应基地之一。

区内工业门类有建筑、化工、纺织、机械、建材、食品、造纸等，各区县沿河均建有经济开发区。

区内农业生产总值51.75亿元，工业生产总值209.21亿元。

区内交通发达，有京沪、京山、津蓟等铁路干线，以及京津塘、京沈高速公路，其他公路四通八达。

2.2工程建设的意义北运河是祖先为我们留下的宝贵物质财富，历史上曾在经济发展中发挥过重要作用。

只是在近代，伴随着铁路和公路的兴起、水资源的短缺以及各类跨河建筑物的兴建，北运河失去了往日通航的功能。

目前作为北京市以及沿河沥水排涝的通道仍在发挥着作用，同时也为沿河农业灌溉提供水源。

随着我国经济向低碳、节能、绿色、环保方向发展，以及假日经济、休闲旅游业的兴起，文化产业的振兴，再加上北运河得天独厚的地理、文化优势，北运河通航必将获得新的生命力。

2.2.1北运河综合整治工程将从根本上提升京津地区的防洪能力海河流域是一个洪灾频发的区域，目前北运河仍然承担着较大的泄洪任务。

由于北运河工程年久失修、防洪标准低、河道淤积严重、支流泄量增加、险工险段多，致使北运河的防洪标准由原设计的20年一遇降低到不足10年一遇；蓄滞洪区滞洪能力亦因围堤超高不足而大大降低。

另外，随着北京市城市化水平的提高，北运河支流通惠河、凉水河的涝水流量增加，加大了北运河下游地区防洪压力。

因此，每到洪汛期，北运河的防洪任务十分艰巨。

根据国务院批准的《北三河防洪规划》，北运河综合整治工程按50年一遇洪水标准设防，通过扩挖、疏浚河道主槽、加高培厚左右堤防等方式，抬高北运河的防洪标准；同时治理险工险段，改扩建穿堤建筑物。

综合治理工程完成后，北运河上段（北关闸～土门楼段）主槽宽度由原设计60~100m扩宽到80~140m，设计流量将由850~1346 m3/s提高到1155~2410m3/s，设计水位抬高0.67米；下段木厂闸~筐儿港枢纽段主槽底宽约32米，设计流量300 m3/s。

北运河综合治理工程将完善北运河行洪方案，进一步提升京津地区的防洪能力。

2.2.2北运河的通航将形成一条京津间小黄金水道京津之间的运输量逐年递增。

根据各种统计资料估算，2007年京津之间的年运输量达1200万吨，并且随着社会经济的发展，两城市之间的货运量会逐渐增多，初步估计2010年达2000万吨。

北运河的通航，一方面可以缓解京津塘高速公路的压力，另一方面也开辟了一条低运价、绿色环保的运输新型式，可以实现从首都北京乘船入海河的愿望，同时也将为恢复京杭大运河全程通航奠定基础。

2.2.3航运将极大促进沿河旅游业发展北运河作为京杭大运河的一部分，连接着六朝古都北京和新兴港口城市天津。

得天独厚的地理位置、沿岸丰富的休闲娱乐资源、美丽的自然风光以及深厚的文化底蕴都是开发北运河旅游项目的基础。

2.2.4航运工程将促进大运河文化的发展北运河历史悠久，积淀了深厚的文化底蕴。

大运河与长城同被视为中华民族文化的象征，是中国文化在中华大地上所刻画的两条有形的线，长城是一撇，运河是一捺，在中华大地上写下一个顶天立地的“人”字。

北运河历史悠久、规模之宏伟、对社会发展作用之大，均为世界运河之冠。

2.2.5北运河综合整治工程将促进沿河生态环境的改善北运河是北京五大水系中一条常年有水的河流。

作为北京市最重要的排水河道，北运河承担着中心城区90%的排水任务。

北运河水系全流域污染主要来自生活污染、农业面源污染和工业排放废水，日产生污水近300万吨。

水系多数支流没有截污，每天有32万吨污水未经处理直接入河，全流域水系水质达标率仅为20%，多数支流水质未达标。

通过该项工程，北运河流域污水处理率将达到95%，雨洪水及再生水资源利用率达到70%。

通过实施北运河的综合整治，可以实现生态补偿，体现环境公平的要求。

建立生态补偿机制的基本目标是把发达地区和欠发达地区的“现在”和“未来”看做一个生态保护和发展的整体，以此能带动沿河地区旅游业的发展，最终实现京津全贯通北运河特色旅游带的发展与形成。

北京作为我国政治中心，具有很强的示范效应，其生态化程度直接影响着全国生态建设。

北运河通航工程的实施将打造“水清、岸绿、景美、船行”的京津绿水长廊，实现因河生景、以河生辉并最终达到借河生财，促进区域经济发展的目标。

在当前倡导低碳经济的背景下，实施北运河通航工程更具有重要的时代、政治与经济意义！2.2.6航运将促进流域水资源综合利用北运河通航工程的另一个直接作用体现在水资源的综合利用上。

北运河水资源除了为通航提供必要保证外，还将为沿河农田灌溉提供水源。

由于北运河流域内支流未进行系统治理，淤积严重，干流部分骨干建筑物老化失修，工程不配套、水网不通、缺乏蓄滞工程，北运河水系流域内水量只利用了4.6亿立方米，利用率仅为36%。

京津冀区域作为一个缺水地区，在未来水资源日益紧缺的情况下，通航工程所带来的循环水资源将为企业和社会节约巨大的生态成本，为实现经济的可持续发展起到重要的支撑作用。

2.2.7北运河综合整治工程将直接拉动沿河经济的发展一方面，通航工程将有效促进沿河农村地区大力发展观光农业产业带、一花三果产业带、花卉产业带等都市型现代农业园区，这对建设社会主义新农村、实现农村的全面小康建设产生积极的推动作用。

另一方面，北运河综合整治工程是一项十分浩大的工程，涉及防洪、航运、农业灌溉、生态环境保护等。

北运河综合整治工程的实施对拉动内需与扩大就业会产生积极的影响。

任何一项基本建设投资都将辐射到多个领域的需求与发展。

2.3货运量预测初步估计2015年通航完成后，北运河的年货运量可达160万吨，约合十万多标箱。

一年因陆运转水运而节省的费用可达1.02~1.53亿元。

初步估计年客运量可达40万人次。

第二章设计依据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）《船闸设计规范》（TJT261-266-87）《船闸闸阀门设计规范》（JTJ308-2003）《船闸输水系统设计规范》（JTL 306- 2001）《内河通航标准》（GB50139- 2004）《船闸电气设计规范》（JTJ310-2004）《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268-96）《水运工程混凝土质量控制标准》（JTJ269-96）《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SDJ20-78）第三章3航道工程概况3.1航道等级考虑到北运河未来与京杭大运河南段沟通的可能性，北运河船型采用京杭大运河标准船型。

考虑到北运河综合整治对环保要求的特点，主要考虑通航集装箱船，可以通航液体散货船。

V级航道集装箱船装载16标箱，相当于载重量为300t的货船。

3.2梯级渠化自北关闸以下至屈家店，北运河沿程共有6座拦水坝，有两个梯级渠化方案，一个是设4座保水型船闸，包括榆林庄闸、杨洼闸、木厂闸和新三孔闸；另一个是在木厂闸和新三孔闸处设各一个保水型船闸，拆除杨洼闸和榆林庄闸。

各梯级水面线如下图所示。

图3-2两船闸方案3.3设计船型表3-1 设计船型尺度根据《船闸水工建筑物设计规范》（JTJ307）规定船闸建筑物等级如表7-2所示。