船闸输水系统经历了几百年的发展历史,近代船闸的输水系统是从上世纪初开始,在这一时期各种集中输水系统的型式得到了进一步完善,并开始发展了各种分散输水系统,尤其从上世纪50年代开始,输水系统的发展进入了一个新的阶段,发展了能适应高水头大型船闸的等惯性输水系统。近年随着我国国民经济的高速发展以及西部大开发战略的实施,我国内河航运事业得到迅猛发展,一批大型船闸相继建设,如规模巨大的西江长洲船闸、京杭运河苏北3线船闸和内河主通道上一系列1000t级船闸(右江那吉船闸、金鸡滩船闸,松花江大顶子山船闸)等,对船闸输水系统提出了新的要求,项目紧密结合“十五”以来我国大规模的船闸工程建设,交通部西部项目建设,如“西江水运主通道通航枢纽建设关键技术研究”、“西部超高水头枢纽通航建筑物关键技术研究”和“嘉陵江草街航运枢纽关键技术研究”等,开展研究船闸输水系统水力学的关键问题,提出的主要创新成果如下: (1)提出了局部分散输水系统创新布置——根据分散输水系统的消能原理,在上游的闸首布置了长度可以按需要设定的底部出水段,使得其既有集中输水系统工程量较省、施工方便的优点,又具有分散输水系统提高过闸闸次及不设镇静段的优点,从而实现了集中和分散结构的有机结合。 (2)提出了带新型消能措施的闸墙廊道侧支孔输水系统——针对我国闸室设计初始水深较小的特点,放弃了美国WES对这一输水系统的消能原理,对其消能原理和方式进行了全新的考虑,提出在侧支孔出水口布置消能措施——消力槛,并研究了侧支孔出水口消力槛布置型式,成功地解决了这一输水系统型式在我国初始水深较小条件下的应用问题,而且将应用水头提高至目前的15.6 m。 (3)国内外首次进行了双明沟消能设施研究和实践——在分析闸室单明沟消能存在问题的基础上,提出了双明沟消能布置,这一布置型式将原先明沟消能的体积增大了一倍,从而闸室获得较好的水流条件,提高了停泊在闸室内过闸船舶安全性,并可减少廊道数,简化了结构。 (4)首次进行了单侧主廊道输水系统和双线并列船闸省水布置研究——提出了巨型船闸中采用单侧主廊道输水系统的布置研究,研究了水力条件适应性,首次提出了双线并列船闸采用单侧主廊道输水系统进行省水布置型式,研究了工程应用方案,这一省水输水方式不仅节约了大量的水资源,而且可以改善引航道的水流条件。 上述创新技术和成果,为工程设计、建设以及船闸安全可靠的运行提供了科学依据,并已经在我国泗阳3线船闸、龙洲垸船闸、金鸡滩船闸、崔家营、那吉/草街二线以及长洲3、4线等几十座船闸是应用,得到工程实践的验证。不仅提高了我国船闸输水系统的设计、研究水平,解决了工程实际问题,取得了显著的经济和社会效益,又有很广阔的推广应用前景,而且还具有重大的学术价值,对推动当今世界船闸建设和船闸水力学学科发展具有重要意义。 成果获2010年度中国水运建设行业协会科学技术奖二等奖。 |