冯玉凯 康立荣 张 娟

（1.扬州市航道管理处 扬州 225003； 2.江苏省水利勘测设计研究院有限公司 扬州 225000）

宝应船闸位于宝应县城南，连通大运河和宝射河，为盐宝线口门，盐宝航道东接连申线，西接京杭运河，为里下河地区水上运输的重要横向通道。现有宝应船闸建成于1968年，船闸规模为10.4 m×140 m×2.5 m（口门宽度×闸室长×槛上水深），输水系统采用集中输水布置型式，船闸上下闸首工作闸门均采用钢质人字门，阀门为钢质平板门，闸、阀门采用液压启闭机启闭。

近年来，随着水运事业的发展和船型的不断升级改造，现有宝应船闸已严重不适应船舶过闸运量增加、船型标准化、船舶吨位提高的需求，已成为盐宝线的运输瓶颈，船队过闸需3～6次才能全部通过，导致运输繁忙时船队过闸常需3～6 d。由于槛上水深偏小，每年11月份至来年的5月约半年以上时间重载船舶难以通过宝应船闸下行，导致该段时间内船闸基本上呈单向运行状况。

综合考虑到该闸现状，根据盐宝航道运量，结合船闸周边地形及限制条件，确定新建宝应船闸工程规模为23 m×180 m×4 m。

1 输水系统型式选择

宝应船闸承受单向水头，最大设计水头H＝7.8 m，输水时间t＝8 min，按《船闸输水系统设计规范》［1］中规定，输水系统的类型可按判别系数的大小选定：

式中：m为判别系数；H 为设计水头，m；t为闸室灌水时间，s。当m＞3.5时采用集中输水系统，当m＜2.5时采用分散输水系统，当2.5＜m＜3.5时应进行技术经济综合论证后选定。根据计算，宝应船闸m值为2.86，考虑到今后南水北调工程投入运营后，运河高水历时延长，对船闸输水系统设计提出更高要求。另一方面，宝应船闸受特殊地形条件限制，新建船闸闸室长度仅为180 m，闸室内水面尺寸较为宝贵，而采用集中输水系统，由于镇静段长度的设置，不利于充分发挥船闸使用容量，因此为提高闸室内舶船利用率以及输水系统效率，宝应船闸输水系统采用分散输水系统，根据规范由于m＞2.4，采用第一类分散输水系统即闸墙长廊道侧支孔出水。

2 输水系统设计

2.1 输水系统布置

船闸分散输水系统采用上闸首正面进水后转90°弯，通过设在闸首边墩底板上的输水廊道进入布置在闸室段的输水廊道，沿程经闸室输水廊道侧支孔出水进入闸室，下闸首输水廊道亦与闸室输水廊道相接组成闸墙长廊道输水系统，下闸首出水时利用水流对冲消能，出水口布置消力槛消能［2］。

闸墙每侧设24个短支孔，分为3组，支孔间距6.0 m，自上游至下游孔口尺寸（宽×高）分别为0.72 m×0.85 m（8个）、0.68 m×0.85 m（8个）、0.64 m×0.85 m（8个），以改善输水初期及输水后期短支孔出水口出流均匀性，降低水流惰性力影响。短支孔出水范围总长138.0 m，占闸室有效长度76.7%。支孔出口顶高程－2.80 m，布置在下游最低通航水位0.7 m时设计船舶吃水深度以下，保证了支孔出流不直射船体，但船底富裕水深小于支孔间距的1／2倍，支孔出流将影响船体，因此为调整闸室水流条件，尤其是船闸单侧输水时的水流条件，需在全部出水短支孔出口设置消力槛对，槛高0.35 m，距出水口1.5 m。

2.2 水力计算

上闸首采用正面进水口顶高程－0.4 m，上游最低通航水位6.0 m时淹没水深为6.4 m，大于设计水头的0.4倍，闸室廊道出口顶高程为－2.80 m，下游最低通航水位0.70 m时淹没水深为3.5 m，淹没水深大于1.5 m。

阀门处廊道断面面积按规范采用下式计算：

式中：d为惯性水头，m，ω为输水阀门处廊道断面面积，m2；C为闸室水域面积，m2；H 为设计水头，m；μ为阀门全开时输水系统的流量系数；t为闸室输水时间，s；α为系数；kv为系数，取0.6～0.8；g为重力加速度，m／s2。分散输水系统阀门廊道面积计算中kv系数取0.4～0.6，根据计算上下闸首廊道空箱尺寸为3.0 m×3.5 m（高×宽），闸室廊道空箱尺寸为3.2 m×4.0 m（高×宽）。工程闸室结构图见图1。

图1 闸室结构剖面图（单位：m）

式中：w，v为阀门计算断面的面积（m2）及流速（m／s）；wi及vi为各段廊道断面的面积（m2）及流速（m／s）；li为各段的长度，对出水段可取该长度的1／2。

充水时按断面面积大致可分为3.5 m×3.0 m及3.2 m×4.0 m 2种断面段分别进行计算，可得充水时输水系统的廊道换算长度为92 m。闸室

闸室墙廊道侧支孔输水系统廊道换算长度可按规范公式进行计算：水面超高（降）值可按下式计算：

由此可得闸室水面超高及超降值分别约为0.29 m及0.22 m。充水时超高已经大于规范要求，对此可采用动水关阀及平水开启人字闸门的方式予以解决［3］。

2.3 分散输水系统的优点

（1）在最大设计水头7.8 m工况下，分散输水闸室充水时间454 s，同规模集中输水系统闸室输水时间t为510 s，分散输水系统闸室灌泄水时间为集中输水系统的89%。

（2）新建船闸受特殊地形条件限制，船闸闸室总长仅为180 m，闸室内水面尺寸较为宝贵。采用分散输水闸室内可不再设置镇静段，增加了闸室有效停泊面积，提高了船闸过闸效率［4］。

（3）新建船闸采用的是分散输水系统中的闸墙长廊道侧支孔出水，闸室充水时水流是沿闸室长度方向分散进入闸室的，水流优于集中输水，较为平稳，结合采用浮式系船柱，船舶在闸室内灌泄水时安全系数大为提高。

3 结语

宝应船闸已于2013年7月通过主管部门的交工验收并放水通航。宝应船闸由于采用分散输水系统，缩短了廊道输水时间，增加了闸室有效停泊面积，提高了船闸通行效率，大大缓解了船舶等待过闸时间过长的现象，取得了较好的经济效益和社会效益。闸室内水流平稳，结合采用浮式系船柱，船舶在闸室内的安全系数大大提高，船闸开闸以来船舶过闸未发生任何事故。

［1］ JTJ 306－2001船闸输水系统设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［2］ 宣国祥.宝应船闸输水系统布置和水力计算分析［R］.南京：南京水利科学研究院，2009.

［3］ 江苏省水利勘测设计研究院.宝应船闸扩容改造工程施工图设计项目竞聘文件［R］.扬州：江苏省水利勘测设计研究院，2011.

［4］ 宝应船闸扩容改造工程施工图设计［R］.扬州：江苏省水利勘测设计研究院，2009.