李亚文，杜泽鹏，唐振华

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

1 概述

大藤峡水利枢纽工程位于珠江流域黔江干流大藤峡峡谷出口处，地处广西桂平市境内。工程任务是以防洪、航运、发电和水资源配置为主，结合灌溉等综合利用。枢纽建筑物主要有挡水坝、泄水闸、船闸、河床式发电厂房、鱼道及灌溉取水口等组成。船闸布置在黔江左岸Ⅰ级阶地上，设计通航最大船舶吨级为3000t，采用单线单级，级别为Ⅰ级。

船闸最大设计工作水头为40.25m，输水时间15min，汛期最大运行水头为25.20m，设计输水时间12min。船闸设计代表船舶（队）为3000t级单船和2×2000t顶推船队，年过闸货运量为5189万t。

2 基本资料

船闸设计最高通航水位设计洪水重现期按JTJ305-2001《船闸总体设计规范》规定应为100～20年一遇洪水标准，但黔江河段在遭遇超过20年一遇洪水时，河道流速过大，通航困难，考虑到与上、下游河道实际通航能力相协调，船闸设计最高通航水位采用10年一遇洪水标准，即正常蓄水位（61.00m）；下游相应最高通航水位41.24m，即下泄流量Q=35300m3/s对应水位。上游最低通航水位44.00m，即死水位；下游最低通航水位20.75m，即下放生态流量Q=700m3/s对应水位。汛期6—8月上游通航库水位按汛限水位47.60m控制，为进一步降低淹没损失可临时降至44.00m，相应下游通航水位为22.40m。

代表船型设计：3000t级集装箱船90.00m×15.80m×3.60m（长×宽×吃水，下同），2×2000t级顶推船队182.00m×16.20m×2.60m。

3 输水系统型式选择

根据JTJ306-2001《船闸输水系统设计规范》规定，船闸输水系统的类型可根据判别系数m初步选定：

式中：T——闸室灌水时间，根据通过能力要求，采用15min；H——设计水头，取40.25m。

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m为2.5～3.5时，可进行技术经济论证或参照类似工程选定。通过计算m=2.36，因此采用分散输水系统。

鉴于大藤峡船闸水头高、尺度大，单次充泄水量超过40万m3，约为三峡船闸的1.8倍，是目前国内外实际运行水头最高的单级船闸，水力学问题非常突出，且船闸通航保证率要求较高，为了安全采用第三类分散输水系统。第三类分散输水系统包括闸墙长廊道经闸室中心进口垂直分流闸底支廊道四区段出水和闸底支廊道二区段出水。大藤峡船闸平面有效尺度为280.00m×34.00m，与三峡、葛洲坝1号船闸相同，但水头略高，参考国内已建高水头船闸，大藤峡船闸输水系统采用闸墙长廊道经闸室中心进口垂直分流、闸底等惯性四区段八分支廊道出水、盖板消能的型式。

4 船闸输水系统设计布置

4.1 进水口

考虑输水系统充水时非恒定流对引航道水流的影响及进水口附近局部水流的流态，进水口采用侧向多支孔分散进水的方式；为保证上游引航道的水流条件及通航船舶的安全，采用部分自上游引航道内取水、部分自库区取水的方式，进水口布置在靠近上闸首的上游主、辅导航墙内，每侧布置8个5.00m×7.00m（宽×高，下同）的孔口；为保证廊道进口顶部不产生负压，避免充水时进口前产生漩涡、吸入空气，使进入闸室的水流掺气而加剧水流的紊乱，进口顶的淹没水深按0.4倍的设计水头控制，最小淹没水深9.00m，顶高程35.00m。为了使进水口流量分配均匀，每个进水口与主廊道间用渐变段衔接，孔口宽度沿进流方向逐渐收缩，其喉部宽度由上游至下游依次为1.90，1.45，1.20，1.00，0.90，0.80，0.70和0.65m，两侧总面积120.4m2，为输水阀门段廊道面积的1.72倍。每侧进水口的取水前沿宽度为72.00m，进水口最大平均流速约为1.95m/s。为减小水力损失，将拦污栅墩头修圆。

4.2 输水主廊道及输水阀门段

船闸两侧闸墙内各布置1条输水主廊道，其中心线距闸墙边线14.00m。主廊道断面尺寸5.00 m×7.00m，输水阀门处廊道断面尺寸5.00m×5.50 m，在工作阀门井前廊道高度以1∶10坡度由7.00 m渐变至5.50m。阀门后廊道淹没水深22.50m，采用“顶扩+底扩”体型，即工作阀门井后廊道顶部向上突扩2.00m，再以1∶50坡度渐扩，跌坎部位垂直向下突扩4.00m，升坎部位以五次曲线与主廊道相接，形成33.82m长的底扩腔体。阀门处廊道底高程-7.25m，突扩腔底板顶高程-11.25m。输水阀门段布置见图1。

图1 输水阀门段廊道布置

4.3 分流口及支廊道

船闸两侧主廊道在闸室水体中心处经过第一分流口分流后进入闸室，第一分流口与主廊道通过T型管相连，T型管处设有分流脊。

第一分流口采用垂直分流形式，由水平隔板分成上下两个矩形断面，断面尺寸为2.00～6.00m×3.10m，水平隔板厚0.80m，端头采用椭圆型分流舌。水流经第一分流口的水平隔板分层转弯后，汇入闸室底板纵支廊道。两纵支廊道对称于闸室水体中心布置，断面尺寸为5.60m×7.00m。

在闸室1/4，3/4长度处的纵支廊道末端设有第二分流口向闸室上下游分流。第二分流口采用自分流体型，分流腔体中部充水，迎水面设有导流脊，水流由纵支廊道进入第二分流口后，在一个大的空腔内自行分流至4支分支廊道中。分支廊道为变断面体型，水流进口断面尺寸为5.00m×7.00m，廊道末端断面为5.00m×3.10m。分支廊道对称于第二分流口布置，形成4区段均衡出水。2条分支廊道间净距17.00m，距闸墙边净距8.50m。第一分流口布置见图2、第二分流口布置见图3。

图2 第一分流口布置

图3 第二分流口布置

4.4 出水孔及消能盖板

每支分支廊道顶部设15个出水孔，孔距4.50m，孔长5.00m，宽12.50cm，8支分支廊道上出水孔总面积76.4m2。各出水孔顶部设置带有“裙梁”的消能盖板，消能盖板尺寸为7.00m×1.40m（长×宽），厚0.25m，裙梁顶高出闸室底板1.00m，裙梁底到闸室底板顶净距0.35m。出水孔及消能盖板见图4。

图4 出水孔及消能盖板布置

4.5 泄水口

船闸泄水布置有泄入左岸电站尾水渠内的泄水箱涵和泄入下游引航道内的辅助泄水系统。

泄水箱涵在下闸首末端与两侧泄水主廊道相接，在下游主、辅导航墙底部转弯后，穿过进场路进入厂房尾水渠内。左、右侧箱涵长度分别为300.00，262.00m，过水断面尺寸为2.00～6.80m×7.00m，在出口末端渐缩为2.00～6.80m×4.50m。

辅助泄水廊道布置在下闸首右边墩及底板内，为独立的泄水系统，断面尺寸3.00m×3.10m，底高程8.35m。进口与闸室下游两分支廊道末端相连，出水口布置在下闸首底板末端，采用28个侧孔分散出水，每个侧孔断面尺寸1.00m×1.60m。辅助泄水廊道各设有1道工作门和1道检修门，阀门底槛高程8.35m。泄水箱涵及辅助泄水系统平面布置见图5。

图5 泄水箱涵

5 结语

在吸取三峡船闸、葛洲坝船闸、图库鲁伊船闸（巴西）、下花岗岩船闸（美国）等国内外高水头船闸成功经验的基础上，大藤峡船闸输水系统设计布置采用了闸墙长廊道经闸室中心进口垂直分流、闸底等惯性四区段八分支廊道出水、盖板消能的型式。经过设计及多家科研试验单位的研究和不断优化，尤其在第二分流口部位创造性地运用了自分流体型，解决了大尺度高水头船闸输水系统的一系列重大技术难题，输水系统各项水力指标均能较好地满足设计及规范要求，对大尺度高水头船闸输水系统设计布置有着较大的参考价值。