向家坝升船机辅助闸室设计介绍.docxVIP

?

?

向家坝升船机辅助闸室设计介绍

?

?

郝寅生黄仁辉陆海洋

摘要：本文从向家坝升船机布置位置及周边环境和向家坝水电站下游近坝河段非恒定流水力学模型试验分析结果得出辅助闸室设计的必要性。介绍辅助闸室相关技术参数，辅助闸首设备设施的组成，辅助闸室投运时船舶过机流程等内容。

关键词：辅助闸室;辅助闸首设备;升船机;向家坝

中图分类号：U642??????文献标识码：A??????文章编号：1006—7973（2020）09-0073-03

通航建筑物有船闸和升船机两种基本型式，中国现有升船机60多座，主要分布于浙江、湖南、湖北等12个省，升船机相比船闸拥有快速通过的特点，在国内应用较为广泛，尤其是内河发达的欧洲。最早的机械化升船机是1788年在英国开特里建造的斜面干运升船机，现代化大型升船机出现在20世纪。自1934年在德国建造了尼德芬诺垂直升船机以来，升船机发展到一个新阶段，提升的船舶吨位显著增大，提升高度增加，类型不断增多，目前全球最大的升船机是三峡升船机，全球单级提升高度最大的升船机是向家坝升船机，全球多级提升高度最大的升船机是构皮滩三级升船机。升船机的建筑物布置通常由上游引航道，上闸首，船厢室段，下闸首和下游引航道五部分组成，向家坝升船机作为金沙江下游唯一的通航建筑物，因其环境和位置的特殊性，为保证船舶通航安全，设置辅助闸室，这是区别与大多数升船机的特殊建筑物。

1向家坝升船机

向家坝水电站位于云南省与四川省的金沙江下游河段，上距溪洛渡157公里，下距水富城区1.5公里，距宜宾市区33公里，是金沙江水电基地最后一级水电站。向家坝所处金沙江河段为通航河段，通航里程上至新市镇，下至宜宾市，全长105公里，航道等级为V级，升船机按Ⅳ级设计，同时兼顾1000t级单船过坝，采用一级全平衡齿轮齿条爬升式垂直升船机，最大提升高度114.2米，最大过坝船队为2*500t级一顶二驳船队，运行风级≤6级，能见度：上行≥500m，下行≥1000m。上游最高通航水位为380m，即水库正常蓄水位，最低通航水位370m，上游通航水位变幅10m。下游最高和最低通航水位分别为277.25m和265.8m，下游通航水位变幅11.45m，向家坝升船机的船厢升降速度为12m/min，船厢有效水域尺寸116*12*3，通航净空10m。

向家坝升船机布置于河道左侧，其中心线与坝轴线交角90°，左、右分别与冲沙孔坝段和厂房坝段相邻，主要由上游引航道（包括钢质趸船、连系墩及钢质浮堤）、上闸首（包括挡水坝段和渡槽段）、船厢室段、下闸首和下游引航道（含辅助闸室与辅助闸首）等五部分组成，全长约1530m。其中，为满足升船机在下游水位变率较大工况下安全、连续运行的需要，在下闸首下游侧布置辅助闸室和辅助闸首。设计要求当下游水位变率在20min内达到或超过0.5m时，要使用辅助船闸，以保证升船机对接安全。

2辅助闸室

2.1辅助闸室结构参数

辅助闸室总长118.00m，沿纵向分为6个结构段，闸室有效尺度为120.0m×24.0m（长×宽）。辅助闸室为分离式结构，左、右边墙顶高程分别为281.500m和286.400m，底高程均为258.000m，结构高度分别为23.500m和28.400m。辅助闸室底板顶高程为260.500m，厚2.50m。辅助闸首设在辅助闸室下游侧，长20.00m，航槽宽24.00m，底板顶高程260.500m，采用分离式结构。边墩顶高程296.000m，建基面高程256.500m，結构最大高度39.50m。辅助闸首布置有防撞装置和工作闸门。

2.2辅助闸室设计原因

向家坝升船机建筑物设计区别于三峡升船机为辅助闸室，三峡升船机下游引航道右侧主导航墙全长约4286m，主导航墙将主河道与下游引航道隔开使得其下游引航道水位变化受主河道三峡电站出库流量变化影响较小，左侧有山体与三峡五级船闸隔开。而向家坝下游引航道主导航墙总长658m，主导航墙下游末端即为升船机口门区，属于向家坝电站下游河段水流状态最为复杂区域，受电站出力变化，造成下游引航道水位变化较大，严重影响升船机下游对接期间的安全运行，根据向家坝水电站下游近坝河段非恒定流水力学模型试验结果表明：

（1）向家坝电站日调节过程中枢纽下游近坝河段的水流条件发生了明显变化，与电站负荷变化相一致，水位变幅、流速、比降等每天出现一次峰值，沿程各断面水位日变幅为3.28m～6.22m（横江口～下引航道口门区），小时最大变率为0.80m～1.18m，瞬时最大比降为0.79‰～0.61‰，最大流速为2.42m/s～2.28m/s，日调节过程中除下引航道口门区水流较为紊乱和引航道内存在明显的往复流外，其余河段无明显的涌波涌浪及碍航流态产生。