1,第七章 过坝建筑物,嵌入音乐,2,水工建筑学,7-1 船闸 7-2 升船机 7-3 过木建筑物 7-4 过鱼建筑物,3,7-1 船闸,船 闸,船闸的定义：利用闸室中水位的升降将船队或船舶浮送过坝的建筑物。 7.1.1 船闸的组成和工作程序 组成：闸室、上下游闸首（闸门、启闭设备、输水廊道、门槽等）、上下游引航道 上行工作程序、下行工作程序,4,7.1.2 船闸的类型 （一）按照闸室的级数分类 单级船闸（水头小于30米）：葛洲坝船闸,船 闸,5,多级船闸（每个闸室水头小，总长度长、通过时间长）： 三峡船闸总水头113米，闸室总长度1621米，通过时间平均3.25小时。,船 闸,6,（二）按照船闸线数分类 单线船闸、多线船闸 （三）按照闸室类型分类 （1）广厢船闸 （2）井式船闸 （3）有中闸首的船闸,船 闸,7,8,7.1.3 船闸的基本尺寸 （一）闸室的有效长度,上下游水位差较大时，上闸首需设置612m镇定段。,（二）闸室的有效宽度,船 闸,9,（三）门槛上水深,（四）引航道的长度和宽度,导航段、调整段、停泊段之和一般为船队计算长度的3.54.0倍。,船 闸,10,7.1.4 船闸主要部分的结构形式 （一）闸室 底板、闸墙 分类： 按闸墙形状： 斜坡式：砌石、低水头 直立式：按闸墙和底板连接方式 整体式： 船坞式：地基较差 悬臂式：水头较大 分离式：地基较好、水头较小 重力式、扶壁式、拉条板墙式、板桩式,船 闸,11,（一）闸首 前沿部分，门龛部分、支持部分 输水系统：短廊道 对冲消能 闸门：人字门 横拉式平面门 三角门 一字门,船 闸,12,7.1.5 船闸在枢纽中的布置 常见形式：河床内，河道外的引河上 影响因素：使用效能、施工难度、工程造价。 布置要求： （1）流速在允许范围内，保证船只安全和方便； （2）上下游有等待区，区内无风浪和水流冲击。 （3）足够大的航道尺寸。 （4）投资和营运费用小。,船 闸,13,三峡工程船闸在上下游等待区均设有靠船墩。,船 闸,14,船闸位于河床内： （1）船闸和电站分别在两岸 优点：利于船只进出船闸、避免与电站相互干扰。 （2）船闸和电站在同一岸 缺点：相互影响较大，应保持距离或采用较长的导流堤。 （3）船闸在大坝挡水线上游 优点：公路从下闸首通过，大大降低跨船闸桥梁高度。 缺点：闸室在高水位工作，加厚闸墙，闸室管理、检修困难。 （4）船闸在大坝挡水线下游 优点：克服了（3）的缺点 缺点：上闸首交通桥要高，需采用活动桥，下闸首交通需绕道。 船闸位于岸边引河内： 优点：施工和运行都能减少与其它建筑物的干扰 缺点：上下游引航道开挖量大。,船 闸,15,三峡船闸的工程量 三峡船闸全长6.4公里，其中船闸主体部分.公里，引航道.公里。规模宏大，投资达62亿元。 三峡船闸是从花岗岩山体中开凿出来的。要在坚硬无比的花岗岩中切出一道深度达170多米的直立高边坡，控制高边坡岸体容易发生的断裂、潜流、渗水、风化等地质活动，使船闸不出现失衡滑坡，这是一道在世界水利建设中没有过的难题。 船闸中间保留底宽57m的岩体隔墩，两侧开挖边坡高度100m170m，下部航槽最大垂直开挖高度约70m。 武警水电部队采用光面爆破和预裂爆破等控制爆破技术，奋战6年，从花岗岩山体中切走了2000多万立方米花岗岩。在岩体中打入10万根拉力数百吨的锚杆。巨大的闸室、陡峭的坡面，如同刀切豆腐一般。,船 闸,16,三峡船闸高边坡锚固,17,7-2 升船机,升 船 机,升船机定义：利用水力或机械沿垂直或斜面方向升降承船厢，以运送船舶过坝的设施。 优点：耗水少、提升高度大、过坝时间短； 缺点：结构复杂，技术要求高，钢材用量大。 分类： 垂直升船机、斜面升船机。 干运（承船台）、湿运（承船厢）,18,7.2.1 垂直升船机 提升式、平衡重式、浮筒式等。 （一）提升式：利用起重机提升 所需动力大，适于中小型船舶。,升 船 机,19,丹江口大坝垂直升船机，承船厢加船舶共吨，可通过吨船舶。,升 船 机,20,三峡工程垂直升船机 三峡垂直升船机最大提升高度为113米，船厢结构、设备连同厢内水体总重1.55万吨，相当于两个艾菲尔铁塔，其设计、制造、安装难度均属世界第一。船厢长120m宽18m。升船机运行时，一次只能吊装一艘3000吨客轮，40分钟左右可过坝。 由于三峡升船机的规模和技术复杂程度远远超过了国内外已建和在建的升船机，对其型式的比较选择经历了47年的漫长过程。 德国设计，设计费用高达550万欧元 。预期到2015年前后投入运行。,升 船 机,21,22,（二）平衡重式：利用平衡重，类似于电梯。 通过能力大、运行安全可靠、耗电少。 德国吕内堡升船机，承船厢长100m，宽12m，水深3.5m，提升高度38m，载船吨位1350t。,升 船 机,23,（三）浮筒式：利用金属浮筒的浮力，工作可靠，支撑平衡系统简单，但竖井深度有限。,升 船 机,24,1962年投产的德国亨利兴堡升船机，提升高度14m，载船吨位1350t，带水厢重5000t。,升 船 机,25,7.2.2 斜面升船机 定义：将船舶置于承船厢内，利用机械动力沿着斜坡轨道行驶过坝的设备。 （一）组成 承船车：干运，湿运（有承船厢） 斜坡轨道：地基坚固，在钢筋混凝土轨道梁上铺设钢轨 驱动装置：牵引式（卷扬机）、自行式（水下电机或液压马达） 跨越坝顶的连接设施,升 船 机,26,世界最早的斜面升船机：堰埭工程至迟在三国时期就已出现。堰埭的上下游坝坡很缓，以便顺斜面拖船过坝。拖大船时需在两岸架设绞车，用22头牛拉动，在堰埭表面涂抹水草、稀泥作润滑。,欧阳海水库升船机的斜坡,升 船 机,27,（二）跨越坝顶的方式 （1）两层车式：斜驾车爬坡，平车过坝顶,升 船 机,28,（2）高低轮式：高低轮在宽窄轨道间切换过坝顶，适于上下游坡道呈直线布置的情况。,29,（3）转盘式：坝顶设带斜度的转盘，可用于上下游坡道呈折线的情况。,升 船 机,30,7-3 过木建筑物,过木建筑物,过木建筑物分类：阀道、漂木道、过木机 7.3.1 阀道 用于浮运木排或木筏的过水陡槽。 进口部分根据上游水位波动情况设计为固定式或活动式。 槽身部分需由陡变缓。出口段需顺直且水深。,31,7.3.2 漂木道 浮运单根木料，断面为三角形、矩形、梯形、半圆形。 分类： 浮运式（用水较多，木料不易损） 半浮运式、润滑式（用水渐少，木料易损）,过木建筑物,32,7.3.3 过木机 不耗水、不受水头限制，适于大中型枢纽。 分类： 链式传送机 垂直和斜面卷扬提升式过木机 桅杆和塔式起重机 架空索道传送机等 也可利用船闸过伐。,过木建筑物,33,浙江紧水滩电站，斜坡卷扬道式筏道设大坝右岸，全长644米， 年最大过筏能力29.74万立方米；船舶货运过坝，采用高低斜面升船机，位于筏道右侧， 坡道长845.4米，年过船能力18.36万吨。,过木建筑物,34,7-4 过鱼建筑物,过鱼建筑物,河道上的闸坝截断了天然水流通道，形成水库，水库为繁殖鱼类提供了良好的场所，但是影响回游鱼类的繁殖。 过鱼建筑物：鱼道、鱼闸、升鱼机等。 其它解决方案：开闸纳苗、集运渔船、人工孵化场及产卵槽等。,35,7.4.1 鱼道 组成：进口、槽身、出口、诱鱼设备 分类：池式、槽式,（一）池式 绕岸开挖而成，总水头1022m，池间水位差0.41.6m。接近天然河道。,过鱼建筑物,36,（二）槽式 （1）简单槽式 无消能设施，适于水位差小、坡缓情况。 （2）人工加糙式 设置很密的阻板或砥坎减缓流速，使其不超过鱼类上行流速。适于水位差小，鱼类回游能力强的情况。,过鱼建筑物,37,（3）隔板式 利用隔板将总水位差分为若干级，又称梯级鱼道，隔板可消能、降低鱼孔流速。适应水头大，施工方便，应用较多。,38,按照鱼孔的形状和位置不同，分为溢流堰式、淹没孔式、竖缝式、组合式。,39,富春江水电厂的鱼道（下游）,40,富春江水电厂的鱼道 （上游）,41,曹娥江大闸的鱼道,42,美国邦威水坝 鱼梯,过鱼建筑物,43,竖缝隔板式鱼道 消能充分、能适应各种不同鱼类回游习性，结构简单，维修方便。,44,鱼道局限性： （1）上行和下行时都难以找到入口。 （2）较长的鱼道消耗体力过大。 （3）过坝后，水库流速小，难以继续上溯，影响产卵。 （4）下行时可能通过水轮机或溢洪道，容易死亡。 适应水头不超过20m。,过鱼建筑物,45,7.4.2 鱼闸和升鱼机 适应水头可大于20m。 鱼闸类似于船闸，控制水位升降输送鱼类通过拦河闸坝。 升鱼机采用缆车将盛鱼容器吊至上游，常用于高坝过鱼或施工期过鱼。,过鱼建筑物,46,7.4.3 过鱼建筑物的布置 （1）进口应设在鱼类回游路线及经常集群的地方，要有新鲜水不断流出，诱鱼流速比原河道流速略大，小于鱼类上行流速，进口水流平顺、无漩涡、水跃。 （2）进出口需适应上下游水位变化，确保水深，并保持鱼道内流速、流量。 （3）进出口防止其它泄水建筑物水流的干扰，设鱼网和鱼栅； （4）环境安静，避开交通要道、码头、居民区。 （5）避开污染水域。 （6）与枢纽中其它建筑物相互结合。,过鱼建筑物,47,过鱼建筑物,48,其它保护鱼类方式：人工繁殖 尽管鱼道设计成败的关键在于进口位置的选择，但实际运用情况表明，常常难于引鱼进入鱼道，故近代常采用其他鱼类过坝措施。 中华鲟生长在一亿四千万年前，是我国现存最古老的物种之一，属一级野生保护动物。它生在长江，长在大海，每年夏秋自长江口洄游至金沙江产卵繁殖，幼鱼长到15厘米左右重回东海、黄海。 1981年1月，葛洲坝工程大江截流后，阻断了中华鲟自长江口洄游到金沙江的通道。在葛洲坝的下游建立了一个中华鲟繁殖场，人工孵化育苗，再投放到长江里去。现在已形成稳定的生产繁殖体系，稳定的大规格的放流能力，每年可形成5至10万尾放流能力。,过鱼建筑物,49,本章结束 谢 谢,50,51,