【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内河航运工程，具体是一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统。
技术介绍
1、随着社会经济的发展，我国通航河流运量大幅上升，许多已建通航建筑物已不能满足通航运量需求，压船严重，需要新增通航建筑物，其中船闸以其安全高效成为首选，现在已有枢纽已增建或正准备增建双线船闸。在已有的通航设施上增建船闸，面临着已建上下游引航道通航水流条件变差、改造施工难度大等问题，而互充互泄船闸，因其可以减小闸室与上下游引航道的水体交换，降低已建上下游引航道改造难度获得关注，另外，互充互泄船闸的节水性能也使其获得青睐。
2、但目前国内外现有互充互泄船闸输水系统，为获得平衡输水需要复杂的输水系统布置与较高的互充互泄阀门运行配合度，运行管理复杂，且加大了船闸运行出现事故的概率，限制了它的应用，因此迫切需要一种布置相对简单、输水运行简便、输水平衡性好且稳定的互充互泄输水系统。
3、船闸输水系统是保障船舶安全过闸的关键设施，其布置型式优劣直接影响通航船舶的安全与通航效率。为适应不同水头、闸室尺度、输水时间等因素要求，现代船闸衍生出诸多的输水系统布置型式，其中等惯性输水系统以输水平稳输水效率高得到广泛应用(美国陆军工程师兵团推荐水头12m以上船闸采用)。根据船闸水头高低以及闸室尺度大小，等惯性输水系统演化出2区段2纵支廊道出水、2区段4纵支廊道出水、4区段8纵支廊道出水、4区段16纵支廊道出水以及8区段16纵支廊道出水等多种布置型式，其中2区段2纵支廊道出水、2区段4纵支廊道出水、4区段8纵支廊道出水输水系统布置型式已获得广泛应用，而
4、船闸输水系统要获得良好的闸室内船舶停泊条件，必须均匀分散的输水，从上述图示等惯性输水系统可知，等惯性输水系统要获得良好闸室内船舶停泊条件，首先需要位于闸室水域平面中心的分流口平衡均匀地分配水流至上/下半闸室内输水系统，因此优良的分流口流量分配特性对减小输水过程中闸室水面坡降，减小船舶系缆力至关重要，通过科研设计人员研究，分流效果较好的水平分流口与垂直分流口(见图11)成为经典被国内外船闸广泛应用，但上述经典分流口均无法做到全输水过程分流均匀。
5、20世纪90年代长江科学院吴英卓结合三峡船闸单侧主廊道布置方案，开展了船闸输水非恒定性对经典分流口分流特性影响的研究，研究结果绘于图12。
6、研究表明，在船闸非恒定输水过程中，单侧主廊道布置条件下不管是水平分流口还是垂直分流口均无法做到在所有的流量级下分流均匀，从图可知，三峡船闸单侧主廊道布置方案，通过水平分流口分流进入上/下半闸室流量的分流比(q上/q下％)最大相差近20％，各级流量之间分流比相差最大接近10％，也就是说即使通过调整进口边壁圆弧半径、中间隔墩位置、分隔的孔口大小等措施达成某一流量级下分流绝对均匀，水平分流口仍无法保证其它流量级下分流均匀，而且差异较大。而垂直分流口的分流比差异相对较小，均在4％～5％左右。从图11可知，采用双侧主廊道布置方案，对进入上/下半闸室流量而言，水平分流的不均匀性是叠加的，通过水平分流口分流进入上/下半闸室内的流量差异会加大；而垂直分流口的不均匀性是相互抵消的，在满足主廊道双侧布置且双阀门同步开启要求的前提下可获得全输水过程均匀分流，因此水平分流口应用船闸水头较低，垂直分流口因更容易实现均匀稳定分流而被规范建议高水头船闸采用。
7、另外，因为经典分流口存在分隔水流的隔板或隔墙，使得输水水流无法通过闸室水域平面中心点以及闸室内输水系统对称中心点，因此当采用此类分流口的等惯性输水系统双线船闸需要布置互充互泄输水系统时，互充互泄进/出口就不能布置在闸室水域平面中心以及闸室内输水系统对称中心处，因此现有互充互泄输水系统进/出口均为非闸室内水域中心点/非闸室内输水系统对称中心点布置。
8、图13、图14是国内外已建互充互泄船闸输水系统基础布置型式，其余型式是为适应各个工程具体场地等条件在这两种型式对互充互泄进/出口具体位置与廊道走向上进行的微变化版本，其共同点就是互充互泄进/出口或位于输水主廊道上或在中支廊道上，即均布置在闸室水域与闸室内输水系统的非对称点上。
9、图13中(b)、图14中(a)为正处于研究阶段的某大型水利枢纽增建双线互充互泄船闸输水系统布置型式的两个研究方案。
10、对于进/出口布置在主廊道上的互充互泄输水系统(图13)，互充互泄水流需通过位于闸室水域平面中心的分流口分配至上/下半闸室，根据前述分流口分流特性分析，若采用水平分流口则不管互充互泄输水系统如何布置均无法实现全输水过程分流的均匀性，船闸输水时闸室内会形成一定水面坡降，加大保障船舶过闸安全的难度；若输水系统采用双侧主廊道布置的垂直分流口，为获得全输水过程均匀分流，必须两两对称共布置4支互充互泄廊道(水头超过20m采用反弧阀门输水的船闸)或对称布置2支互充互泄廊道(水头小于20m采用双向平板阀门输水的船闸)，且需保证双廊道互充互泄阀门的同步运行，还不能出现单侧阀门卡顿停机的故障，否则进入上/下半闸室的流量就会出现差异，对闸室内停泊条件产生负面影响。而原型上基本不可能实现双阀门开启全程完全同步，并且保障阀门零故障的概率为零，因此实际上图13所示互充互泄输水系统是无法做到全输水过程平衡进/出流的，而且这样的互充互泄系统为尽量平衡输水所需输水廊道数量多、布置复杂，阀门运行配合度要求高，船闸的运行管理难度大。
11、另一种进/出口布置在中支廊道上的互充互泄输水系统(图14)，是为解决增建船闸可用空间狭窄，双线船闸之间的中隔墩宽度布置不下图13的互充互泄输水系统时采用。为实现平衡输水必须分别在上/下半闸室内输水系统的中支廊道上对称布置的进/出口，同时必须保障对称布置的双廊道阀门的同步运行条件。双阀开启过程中不允许发生因阀门卡顿停机造成单阀输水的事故，否则偏向半个闸室的进/出流，必然恶化闸室内停泊条件。而原型双廊道阀门基本不可能实现开启全程完全同步，并且保障阀门零故障的概率为零，因此图14互充互泄输水系统布置需匹配非常优良的闸室内输水系统与运行特性优良的阀门启闭系统，且对称布置使得互充互泄系统所需输水廊道数量多、布置复杂，适应的水头不能过高。
12、综上所述，现有互充互泄输水系统布置复杂，输水平衡性依赖分流口与阀门启闭系统运行特性，干扰因素多，实现困难，且运行保障工作压力大，成为互充互泄输水船闸应用的瓶颈。因此实现船闸非恒定流输水全过程自平衡输水(不依赖外部因素)，提高船舶过闸安全性，且简化互充互泄输水系统布置——相应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，包括一号闸室、二号闸室、分别设于一号闸室与二号闸室中部的一号导流口、二号导流口、互充互泄输水系统以及连通一号导流口与二号导流口的主输水系统，所述主输水系统包括输水主廊道、上半闸室内输水系统以及下半闸室内输水系统，其特征在于：所述互充互泄输水系统包括分别位于一号导流口、二号导流口底部的一号进出口、二号进出口、连接一号进出口与二号进出口的互充互泄廊道；所述一号导流口、二号导流口分别位于一号闸室、二号闸室水域平面中心、上半闸室内输水系统与下半闸室内输水系统对称中心及主输水系统与互充互泄输水系统水流的汇流与分流中心。
2.如权利要求1所述的一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，其特征在于：所述一号导流口、二号导流口采用无隔板隔墙的压力箱式导流口。
3.如权利要求1所述的一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，其特征在于：当船闸最大水头超过20m时，所述互充互泄廊道包括竖井段廊道、阀门段廊道以及连接竖井段廊道与阀门段廊道的消能压力箱。
4.如权利要求1所述的一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，其特征在于：当船闸最大水头小
5.如权利要求3或4所述的一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，其特征在于：所述阀门段廊道设有互充互泄阀门，对最大水头超过20m的船闸互充互泄阀门采用弧型门；对最大水头小于20m的船闸，互充互泄阀门采用弧型门或平板门。
6.如权利要求3或4所述的一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，其特征在于：对最大水头超过20m的船闸，所述阀门段廊道采用底突扩体型；对最大水头小于20m的船闸，所述阀门段廊道采用平底顶渐扩体型。
...【技术特征摘要】
1.一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，包括一号闸室、二号闸室、分别设于一号闸室与二号闸室中部的一号导流口、二号导流口、互充互泄输水系统以及连通一号导流口与二号导流口的主输水系统，所述主输水系统包括输水主廊道、上半闸室内输水系统以及下半闸室内输水系统，其特征在于：所述互充互泄输水系统包括分别位于一号导流口、二号导流口底部的一号进出口、二号进出口、连接一号进出口与二号进出口的互充互泄廊道；所述一号导流口、二号导流口分别位于一号闸室、二号闸室水域平面中心、上半闸室内输水系统与下半闸室内输水系统对称中心及主输水系统与互充互泄输水系统水流的汇流与分流中心。
2.如权利要求1所述的一种双线船闸互充互泄自平衡输水系统，其特征在于：所述一号导流口、二号导流口采用无隔板隔墙的压力箱式导流口。
3.如权利要求1所述的一种双线船闸互充互泄自平衡输水...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈端，何勇，刘火箭，王智娟，黄子叶，黄明海，刘志雄，魏红艳，周嘉伟，刘文斐，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：
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