局部分散输水系统在船闸工程中的应用

      泗阳三线船闸位于泗阳二线船闸以北，中心线与二线船闸中心线平行，距二线船闸中心线100米。泗阳三线船闸设计最大船舶吨级为2000吨，船闸为Ⅱ级船闸，基本尺度为23×260×5（米）。
      本船闸承受的最大水头为7m，为苏北运河沿线十一个梯级船闸承受水头中最大的一个，为了满足闸室内的停泊条件，提高船闸通过能力，控制船闸输水时间在8min内。根据现有泗阳一、二线船闸的使用情况看，由于一、二线船闸均采用集中输水系统，承受的水头较大，闸室内的水力条件不尽理想，一线船闸闸室内水面波动较大，近闸首处水流掺气及紊动强烈影响船舶、尤其是小型船舶的停泊安全；二线船闸输水时的流量系数较低，闸室充水时间较长，最大设计水头时的充水时间将近11分钟，远不能满足要求，且闸室水位上升后，因底流过大，近闸首处闸室内出现横轴漩滚，船舶有被急剧吸向上闸首冲撞闸门的不安全因素，尽管该问题在船闸大修时通过增设帷墙，改善了消能室出口的消能工，但充水时间较长，水流条件不够理想的问题仍然存在。
      根据《船闸输水系统设计规范》（JTJ306-2001），输水系统判别系数m介于2.5和3.5之间时，输水系统采用介于集中输水和分散输水型式之间的局部分散输水系统，输水廊道在闸室墙头部两侧8个结构段分别设置28个进出水孔。水流从上闸首正面与顶面进水后，转90°弯后，进入布置在闸室段的输水廊道，经侧支孔出水，进入闸室。出水段廊道支孔断面的总面积与该廊道断面面积相等。
      根据《江苏泗阳三线船闸泄水水流条件模型试验研究报告》可知，在承受最大设计水头7m时，二、三线船闸下闸首阀门同时泄水时，一线船闸下闸门在关闭状态所承受的反向水头最大，可达0.43m，并在一、二线船闸之间的分隔堤堤头产生较大的横向绕流。为了改善二、三线船闸下游引航道条件采用在一、二线船闸之间的分隔堤根部开150m缺口。为了消除因开缺口产生横流影响，在一、二线船闸下游靠船墩临三线闸侧、二线船闸临三线闸侧布置灌注桩，灌注桩之间加预制砼格栅板结构消能。
      本设计创新点在于采用局部分散输水系统，既具有结构工程量比分散输水型式省的优点，又具备分散输水系统水流条件好的一些特点。且不需要设置镇静段长度，从而使闸室有效停泊面积增加230m2，比常规的封闭消能型式输水时间缩短约4.5min（常水头情况下，输水时间缩短5.2min），船闸年通过能力将比现有船闸相同规模的集中输水型式提高约11.5%，产生的经济效益相当可观。