渠化工程课程设计

《渠化工程学》课程设计

1 设计目的

课程设计的目的在于巩固和加深课堂中所学的基本概念和基本理论，了解渠化工程（主要指船闸）设计的一般原则、步骤和方法，树立正确的设计思想，培养和提高计算、绘图的基本能力。 2 设计任务

通过渠化工程课程设计，可以将所学的基础课和专业基础课同专业知识有机的结合起来，使学生更好地明确学习目的，加深专业印象，为今后从事航道及通航建筑物的勘测、规划、可行性研究、设计、施工和科学研究工作打下坚实的基础，以达到本专业培养目标的要求。 3 基本内容与要求

3.1 船闸总体平面布置及设计标准

3.1.1船闸及引航道在枢纽中的布置 1.船闸的布置 （1）布置原则：

①船闸在通航期内应有良好的通航条件，满足船舶安全迅速通畅过闸，并有利于运行管理和检修；

②遵照综合利用、统筹兼顾的原则，正确处理船闸与溢流坝、泄水闸、电站等建筑物之间的关系和矛盾，优化布置，以发挥最大的综合效益；

③根据国民经济发展规划，做到远近结合，既要满足设计水平年内航运的需要，又要考虑远景发展，充分留有余地；

④在满足航运要求的前提下，应尽量选择经济合理、工程投资少、能就地取材、施工方便的方案；

⑤对大、中型和水流泥沙条件复杂的工程应进行模型试验，优选布置方案。 (2)布置方式：采用闸坝并列式。 2.引航道的布置

（1）引航道的布置方式：采用对称型式。 （2）引航道尺度

1）引航道宽度0B ：单线船闸且停泊段只一侧停泊等候进闸的船舶 因为，0B ≥211b b b b c c ∆+∆++=10.8+10.8+10.8+0.5*10.8=37.8m 所以，取0B =40m 2）引航道长度 ①导航段长度1l ： 因为，1l ≥c L =160m

所以，取1l =160m ②调顺段长度2l ：

因为，2l ≥c L )0.2~5.1(=(1.5～2.0)*160=240～320 m

所以，取2l =320m

③停泊段长度3l ： 因为，3l ≥c L =160m

所以，取3l =160m

④过渡段长度4l ：

因为，4l B ∆≥10=10*（60-40）=200m 所以，取4l =200m ⑤制动段长度'4l ：

因为，'4l =C L α 且取α=3.0

所以，'4l =3*160=480m 3）引航道的最小水深0H ：

因为本设计船闸为Ⅰ级船闸，所以引航道最小水深应满足 1.5T H 0≥（T 表示设计最大船舶（队）满载吃水）。即 1.5T H 0≥=1.5*2=3m ，取0H =3m 。 4）弯曲半径和弯道加宽

①引航道的最小弯曲半径R ： 因为，C 4L R ≥=4*160=640m 所以，取R =640m ②弯道加宽值B ∆：

因为，）B 2R （L B 02C +=∆=）40640*2（1602+=19.39m 所以，取B ∆=20m

3.口门区的防沙和水流条件要求 （1）口门区的防沙：

船闸宜布置在顺直稳定河段，上、下游引航道口门应尽可能避开易淤积部位，尤其是凸岸淤积区及回流、环流淤积区。如因当地条件限制，找不到合适的河段时，则应通过论证，证明可采取工程措施达到通航要求，才可布置。对泥沙淤积影响较大的船闸，应考虑布置防淤清淤设施，以保证引航道尺度。 （2）口门区的水流流速：

口门区是过闸船舶进出引航道的咽喉。因此在通航期内，引航道口门区的流速、流态应满足船舶（队）正常航行的要求。并应尽量避免出现不良的流态，如泡漩、乱流等，如因条件限制不能避免时，则须采取措施，消减到无害程度。在《船闸总体设计规范》中，引航道口门区水面最大流速限值见下表。

因为本设计船闸为Ⅰ级船闸，所以平行航线的纵向流速不应大于 2.0m/s ，垂直航线的横向流速不应大于0.3m/s ，且回流流速不应大于0.4m/s 。 3.1.2船闸型式选择 1.船闸线数和级数

（1）船闸线数：船闸线数是船闸规模的重要部分，应根据船闸设计水平年的客、货运量，过闸的船型船队组成，地形地质条件，船闸所在河流的重要性等因素，结合船闸尺度及通过能力、船闸级数，综合论证选择。本设计船闸采用单线船闸。 （2）船闸级数：船闸级数直接影响船闸的通过能力。船闸级数的选择，应根据船闸总水头、地形、地质、水源、水力学等自然条件和可靠性、技术条件、管理运用条件等，通过经济技术比较确定。由于单级船闸较多级船闸具有过闸时间短、

通过能力大、故障较少、检修停航时间较短，占线路较短、枢纽布置较易（如需设冲沙建筑物等）和管理方便等优点，因而是最广泛采用的形式。本设计船闸采用单级船闸。

2.船闸建设规模及标准

（1）船闸的基本尺度：船闸的基本尺度是指船闸正常通航过程中，闸室可供船舶安全停泊和通过的尺度，包括闸室有效长度、有效宽度和门槛水深。

①闸室有效长度x L ：闸室有效长度x L 等于设计最大船队长度加上富裕长度，即：

x c f L L L =+ 式中：f L —闸室的富余长度（m ）。对于顶推船队：c l 06.02L f +≥

所以，闸室有效长度x L =160+（2+0.06*160）=171.6m 。取x L =172m 。

②闸室有效宽度x B ：闸室有效宽度x B 是指闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离，为闸室两侧闸墙面间的最小净宽度。

f c b b +∑=x B c f b n b b )1(025.0-+∆=

式中：c b ∑—只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，则为设计最大船队或船舶的宽度c b ; b ∆—富余宽度附加值（m ），因为7m 8.10≤=m b c ，所以1m ≥∆b ，取

b ∆=1m ；

n —过闸停泊在闸室的船舶列数。

所以，闸室有效宽度f c b b +∑=x B =11.8m ，取x B =12m

③门槛最小水深H ：门槛最小水深是指在设计最低通航水位时门槛上的最小深 度。我国船闸设计规范采用门槛水深大于等于设计最大船舶（队）满载吃水的 1.6倍，即

1.6T H ≥

所以，门槛最小水深 3.2m 2*1.6H =≥，取H=4m 。 ④船闸最小过水断面的断面系数η：

1.5～

2.0≥Φ

Ω=η

式中： Ω — 最低通航水位时，船闸过水断面面积㎡

Φ — 最大设计过闸船舶（队）满载吃水时船舶断面水下部分

的断面面积（㎡）

所以，船舶的最小断面系数ΦΩ=η=（12*4）/（10.8*2）≈2.22m ，满足要求。 （2）船闸设计水位和各部分高程 1）船闸设计水位：