水下取水系统和具有该系统的船闸进水系统及施工方法与流程

本发明属于通航水利建筑技术领域，尤其是涉及一种水下取水系统和具有该系统的船闸进水系统及施工方法。

背景技术：

引航道是船闸的重要组成部分，其作用是引导船舶迅速安全地进出闸室，为保证船舶的安全停靠以及过闸船舶的安全行驶，引航道内需要有足够的水深和适宜的水流条件。引航道作为限制性航道且紧邻船闸，其水流条件受船闸灌泄水影响较为复杂，船闸灌泄水时在引航道内产生非恒定流，引起水面波动和流速、流态变化，极易导致一系列安全问题：引航道内的水流流速超标，使得船舶在引航道内的航行和停泊条件无法满足；引航道的水位波动过大，一是引起引航道水深不足，导致船舶擦底，二是不利于船舶在引航道安全停泊；人字门反向作用水头太大，导致人字门被顶开或者无法合拢，甚至引起启闭设备超压破坏。

近年来，随着船闸改扩建以及船闸大型化的发展，引航道布置型式多为狭长型，且由于船闸尺度的增大，灌泄水流量也大幅增加，由此造成的引航道水流条件问题更显突出。因此，如何改善大型船闸狭长型引航道水流条件是亟需解决的一个问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决大型船闸灌水时船闸上游狭长型引航道水流流速超标和波动大的问题，设计了一种水下取水系统和具有该系统的船闸进水系统及施工方法。

实现上述目的，本申请实施例第一方面提供了一种水下取水系统，包括进水系统和输水系统，其特征在于：所述进水系统与输水系统相接，且均设置于引航道中；

所述进水系统可为进水箱涵，引航道中设有箱涵坑，所述进水系统设置在箱涵坑中；

所述输水系统可为输水箱涵，所述输水箱涵埋设在引航道的底部且与进水箱涵相接用以输送由进水箱涵处进入的水流；

所述输水系统埋设深度为1m。

进一步，所述进水箱涵上下游侧设置有多个进水口用以分散进水时的水流；

所述进水箱涵至少为四根，且其设置方向与引航道的长度方向垂直，用以保证进水的水流平顺，避免产生不良流态。

进一步，所述输水箱涵沿着引航道的长度方向进行埋设。

进一步，所述输水系统还包括分水箱涵且均与输水箱涵相接，用于将输水箱涵中的水分开；

所述分水箱涵数量至少为两根；

所述分水箱涵埋设于引航道的底部。

本申请实施例第二方面提供了一种船闸进水系统，该系统包括水下取水系统。

进一步，还包括引航道、船闸和闸室进水系统；

所述闸室进水系统包括至少两个输水廊道，每个所述输水廊道分别设置在船闸的两侧并与其连接，所述输水廊道分别与就近的分水箱涵相接。

进一步，每个所述输水廊道上安装有控制阀门。

进一步，所述进水箱涵设置在引航道靠近库区的口门处。

进一步，所述分水箱涵为两根，所述分水箱涵埋设在引航道的底部且对称式接设在输水箱涵靠近船闸的一端。

本申请实施例第三方面提供了一种船闸进水系统的施工方法，包括如下步骤：

a.在库区和船闸之间开挖引航道，同时在引航道与库区之间预留天然岸堤作为预留围堰用以保证引航道部分的干地施工；

b.在引航道靠近库区的口门处安装进水箱涵用于库区引航道联合取水，在引航道中连着进水箱涵设置输水箱涵用于输送水流，在输水箱涵靠近船闸的一端上接设分水箱涵用于分流水流至船闸的两个输水廊道；

c.回填引航道中设置有输水箱涵和分水箱涵的部分，使输水箱涵和分水箱涵埋设在引航道底部同时使引航道上位于进水箱涵底下的部分形成箱涵坑，使进水箱涵处于箱涵坑中便于取水；

d.在船闸的两侧开挖输水廊道用于连接分水箱涵和船闸闸室；

e.破除预留围堰，使库区和引航道相通。

利用本发明技术方案制作的水下取水系统和具有该系统的船闸进水系统及施工方法，其有益效果为：

1、从库区取水，避免了直接从引航道内取水，与现有船闸进水口布置于上闸首附近相比，船闸灌水时引航道内波高和流速能够减小约50%，从而有效改善引航道内水流条件；

2、施工过程为干地施工，与旁侧取水技术相比，可大幅减小施工难度。

附图说明

图1是实施例1中水下取水系统结构示意图；

图2是实施例2中水下取水系统结构示意图；

图3是实施例3中船闸进水系统结构示意图；

图4是实施例4中船闸进水系统结构示意图；

图5是船闸进水系统施工时结构示意图；

图6是船闸进水系统施工时引航道靠近库区口门处截面图。

图中：1、进水箱涵；2、箱涵坑；3、输水箱涵；4、进水口；5、分水箱涵；6、引航道；7、船闸；8、输水廊道；9、控制阀门；10、预留围堰。

具体实施方式

本发明的技术方案适用于狭长形河道或引航道中，下面以引航道为例，结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，

实施例1

如图1所示，一种水下取水系统，包括进水系统和输水系统，所述进水系统与输水系统相接，且均设置于引航道6中。

具体的，进水系统能够从附近的水域中引入水流，随后，水流会沿着输水系统进行输送，为了使引航道6的水面流态在进水系统引入水流时能够保持稳定，进水系统的设置位置需要尽可能的远离水面。

本实施例中，所述进水系统可为进水箱涵1，引航道6中设有箱涵坑2，所述进水系统设置在箱涵坑2中。

具体的，箱涵指的是洞身以钢筋混凝土箱形管节修建的涵洞，将进水系统设置为进水箱涵1，不仅制造方便、价格低廉，同时也能保证良好的进水效果，同时，在引航道6中设置箱涵坑2，再将进水系统设置在箱涵坑2中，能够使进水系统进一步的远离水面，降低进水时对水面流态的影响。

本实施例中，所述输水系统可为输水箱涵3，所述输水箱涵3埋设在引航道6的底部且与进水箱涵1相接用以输送由进水箱涵1处进入的水流。

具体的，引航道6由于比较长，因此将输水系统设置为输水箱涵3更有利于降低施工难度和减少投资，同时，输水箱涵3可以整体埋设在引航道6的底部并与箱涵坑2中的进水箱涵1相接，在输送水流时便不会对外界水域的流态造成影响。

本实施例中，所述输水系统埋设深度为1m，输水系统埋设在引航道6的底部，但是埋得太深，相应的施工难度和成本越大，因此综合考虑，输水系统的埋设深度最优选为1m。

本实施例中，所述进水箱涵上下游侧设置有多个进水口4用以分散进水时的水流。

具体的，进水系统上进水口4设置的位置优选为进水箱涵1的上下游侧，在进水时，能够对进入的水流进行分散，从而在一定程度降低进水水流对水面流态的影响。

本实施例中，所述进水箱涵1至少为四根，且其设置方向与引航道6的长度方向垂直，用以保证进水水流平顺，避免出现漩涡、回流等不良流态，输水箱涵3沿着引航道6的长度方向进行埋设。

具体的，至少四根的进水箱涵1能够保证进水系统的取水效果，相邻进水箱涵1的设置方向相互平行且都与狭长型河道或引航道6的长度方向垂直，而输水箱涵3则沿着引航道6的长度方向进行埋设，因此在进水箱涵1和输水箱涵3的相接位置，两者之间是相互垂直的，同时输水箱涵3接设在进水箱涵1的中部，保证进水箱涵1两侧进水口能够同速进水。

实施例2

如图2所示，所述输水系统还包括分水箱涵5且均与输水箱涵3相接，用于将输水箱涵3中的水分开。

具体的，输水系统中，在输水箱涵3上还接设有分水箱涵5，能够进一步的将输水箱涵3中的水流分开，同时分水箱涵5能够通过带有阀门的廊道分别和不同的外部设备或者是同一设备的不同位置进行连接，实现对应性供水，还可以进一步的通过阀门控制水流。

在本实施例中，所述分水箱涵5数量至少为两根，所述分水箱涵5埋设于狭长型河道或引航道6的底部。

由于分水箱涵5起到分流的作用，因此分水箱涵5的数量至少为两根，同时，分水箱涵5和输水箱涵3一样，也可以埋设在引航道6的底部，避免航道水深造成影响。

实施例3

如图3所示，一种船闸进水系统，包括水下取水系统，还包括引航道6、船闸7和闸室进水系统。

具体的，引航道6处于船闸7的上游，水下取水系统设置在引航道6中，闸室进水系统用于连接水下取水系统和船闸7的闸室，而水下取水系统在引航道6中的设置方式为：输水箱涵3沿着引航道6的长度方向进行埋设，进水箱涵1接设在输水箱涵3远离船闸7的一端，分水箱涵5接设在输水箱涵3靠近船闸7的一端，闸室进水系统接设在船闸7闸室和分水箱涵5之间。因此，进水箱涵1处取水后，水流经过输水箱涵3输送至分水箱涵5中，由分水箱涵5分流后经过船闸进水系统分别进入船闸7的闸室中，进行闸室灌水。

本实施例中，所述闸室进水系统包括至少两个输水廊道8，每个所述输水廊道8分别设置在船闸7的两侧并与其连接，所述输水廊道8分别与就近的分水箱涵5相接。

具体的，闸室进水系统包括至少两个输水廊道8，输水廊道8分别接设在船闸7两侧和就近的分水箱涵5之间，因此，水流从输水箱涵3中经过分水箱涵5分流后进入到对应的输水廊道8中，随后再进入到船闸7的闸室中。

本实施例中，每个所述输水廊道8上安装有控制阀门9。

具体的，输水廊道8上安装有控制阀门9，可以通过控制阀门9控制输水廊道8的通闭状态，从而对船闸7闸室的灌水状况进行调控。

本实施例中，所述进水箱涵1设置在引航道6靠近库区的口门处。

具体的，由于是从进水箱涵1处取水，因此将进水箱涵1设置在引航道6靠近库区的位置，此时进水箱涵1的取水方式便是从库区和引航道6中联合取水，由此可以进一步的降低取水时引航道6中水流流态的变化。

本实施例中，所述分水箱涵5为两根，所述分水箱涵5埋设在引航道6的底部且对称式接设在输水箱涵3靠近船闸7的一端。

具体的，由于船闸7的闸室两侧均设有输水廊道8，因此分水箱涵5的数量为两根，同时，分水箱涵5可以和输水箱涵3一样埋设在引航道6中，以此便于同步施工，也能进一步减小对引航道6水深的影响。

实施例4

如图4所示，本实施例中，进水箱涵1直接设置在库区中，因此取水时只是单一的从库区取水，采用库区直接取水的方式代替直接从引航道6和库区联合取水的方式，这种方法也能够保证取水时引航道6中的水流流态的稳定，但是这种方式在施工时，由于需要在库区中进行水下施工，因此施工的难度较大且投资较多，因此在实际的使用中实施例3的综合效果更好。

实施例5

以实施例3中所述的取水系统为例，可以通过如下的施工方式进行建设。

a.在库区和船闸7之间开挖引航道6，同时在引航道6与库区之间预留天然岸堤作为预留围堰10用以保证引航道6部分的干地施工；

b.在引航道6靠近库区的口门处安装进水箱涵1用于库区引航道6联合取水，在引航道6中连着进水箱涵1设置输水箱涵3用于输送水流，在输水箱涵3靠近船闸7的一端上接设分水箱涵5用于分流水流至船闸7两侧输水廊道8；

c.回填引航道6中设置有输水箱涵3和分水箱涵5的部分，使输水箱涵3和分水箱涵5埋设在引航道6底部同时使引航道6上位于进水箱涵1底下的部分形成箱涵坑2，使进水箱涵1处于箱涵坑2中便于取水；

d.在船闸7的两侧开挖输水廊道8用于连接分水箱涵5和船闸7闸室；

e.破除预留围堰10，使库区和引航道6相通。

在船闸进水系统中，进水箱涵1布置于引航道6靠近库区的口门附近，为保证引航道6部分的干地施工，施工期需在引航道6口门与库区间留有一定宽度的天然岸堤作为引航道6、进水箱涵1和输水箱涵3的预留围堰10，以保证引航道6内及其之后的设施能够等干地施工，待进水箱涵1、引航道6、输水箱涵3等施工完成后方可进行破堤通航。

在干地施工时，首先开挖引航道6至引航道6设计底高程以下，作为进水箱涵1、输水箱涵3和分水箱涵5设置的底面，埋设越深虽然减少冲击的效果越好但是施工难度大投入资金也越高，因此在本发明中，输水箱涵3的埋设深度为引航道6底高程下1m，因此在开挖引航道6时，开挖深度为箱涵的设计高度再加1m，随后再浇注进水箱涵1、输水箱涵3和分水箱涵5，随后要回填设置有输水箱涵3和分水箱涵5的部分引航道6至其设计底高程，此时引航道6中设置有进水箱涵1的部分则形成一个箱涵坑2，使进水箱涵1裸露在外部同时其顶高程也不高于引航道6的底高程，便于进水箱涵1从库区和引航道6中联合取水。

预留围堰10的宽度需结合具体工程的库区水位、进水箱涵1的底高程以及围堰的结构稳定性和抗渗性等综合确定。进水箱涵1的位置在满足施工作业面的基础上尽量靠近预留围堰10处。引航道6、进水箱涵1、输水箱涵3等施工完成后，拆除预留围堰10，预留围堰10位置拆除后的河床高程不得高于引航道6底高程，以免影响船舶航行。

利用本发明技术方案制作的水下取水系统和具有该系统的船闸进水系统及施工方法，从库区取水，避免了直接从引航道内取水，与现有船闸进水口布置于上闸首附近相比，船闸灌水时引航道内波高和流速能够减小约50%，从而有效改善引航道内水流条件，同时，施工过程为干地施工，与旁侧取水技术相比，可大幅减小施工难度。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。