船閘通過(guò)能力和耗水量計(jì)算方法分析

楊艷

摘 要：本文主要針對(duì)現(xiàn)行《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于船閘通過(guò)能力和耗水量的計(jì)算方法進(jìn)行分析，避免設(shè)計(jì)人員在運(yùn)用規(guī)范的過(guò)程中直接套用規(guī)范公式，從而導(dǎo)致指標(biāo)計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。本文通過(guò)對(duì)規(guī)范條文的理解，對(duì)指標(biāo)計(jì)算公式進(jìn)行了補(bǔ)充，計(jì)算方法和公式可為船閘設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)渭?jí)船閘;船閘通過(guò)能力;耗水量;一次過(guò)閘時(shí)間

中圖分類號(hào)：U641.7? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）01-0089-03

船閘通過(guò)能力和耗水量指標(biāo)是船閘重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，計(jì)算的準(zhǔn)確性影響船閘規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)等多項(xiàng)指標(biāo)。目前該兩項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算主要根據(jù)現(xiàn)行《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ305-2001）中規(guī)定的計(jì)算方法進(jìn)行，筆者在使用規(guī)范的過(guò)程中發(fā)覺(jué)規(guī)范條文較為精煉，也無(wú)詳細(xì)的條文解釋，可能會(huì)使得初用規(guī)范的設(shè)計(jì)人員因條文理解不到位，導(dǎo)致兩項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算錯(cuò)誤。本文主要針對(duì)規(guī)范中單級(jí)船閘影響通過(guò)能力計(jì)算的一次過(guò)閘時(shí)間和耗水量的計(jì)算方法和公式進(jìn)行分析，可為今后進(jìn)行船閘通過(guò)能力和耗水量計(jì)算的設(shè)計(jì)人員提供參考。

1規(guī)范計(jì)算方法

1.1通過(guò)能力計(jì)算

船閘通過(guò)能力的計(jì)算包括過(guò)閘船舶總載重噸位、過(guò)閘貨運(yùn)量?jī)身?xiàng)指標(biāo)，以年單向通過(guò)能力表示。其計(jì)算主要依據(jù)《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ305-2001），規(guī)范中關(guān)于船閘單向年過(guò)閘船舶總載重噸位以及單向年過(guò)閘客貨運(yùn)量計(jì)算公式規(guī)定如下：

式中：為單向年過(guò)閘船舶總載重噸位（t）;為單向年過(guò)閘客貨運(yùn)量（t）;為日平均過(guò)閘次數(shù);為日非運(yùn)客、貨船過(guò)閘次數(shù);為一次過(guò)閘平均載重噸位（t）;為年通航天數(shù)（d）;為船舶裝載系數(shù);為運(yùn)量不均衡系數(shù);為日工作小時(shí);為一次過(guò)閘時(shí)間。

對(duì)單級(jí)船閘，一次過(guò)閘時(shí)間應(yīng)符合下列規(guī)定：

式中：為單向一次過(guò)閘時(shí)間（min）;為上、下行各一次的雙向過(guò)閘時(shí)間（min）;為開(kāi)門或關(guān)門時(shí)間（min）;為單向第一個(gè)船隊(duì)進(jìn)閘時(shí)間（min）;為閘室灌水或泄水時(shí)間（min）;為單向第一個(gè)船隊(duì)出閘時(shí)間（min）;為船舶、船隊(duì)進(jìn)閘或出閘間隔時(shí)間（min）;為雙向第一個(gè)船隊(duì)進(jìn)閘時(shí)間（min）;為雙向第一個(gè)船隊(duì)出閘時(shí)間（min）。

一次過(guò)閘時(shí)間應(yīng)根據(jù)單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘的閘次比率確定。當(dāng)單向過(guò)閘與雙向過(guò)閘次數(shù)相等時(shí)，可按下式確定：1.2耗水量計(jì)算

船閘一天內(nèi)平均耗水量可按下列公式計(jì)算：

式中：為一天內(nèi)平均耗水量（m3/s）;為一次過(guò)閘用水量（m3）;為閘門、閥門漏水損失;為止水線每米上的水頭損失 [m3/（s.m）];為閘門、閥門止水線總長(zhǎng)度（m）。

2 計(jì)算方法分析

2.1一次過(guò)閘時(shí)間的確定

盡管規(guī)范中要求一次過(guò)閘時(shí)間應(yīng)根據(jù)單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘的閘次比率確定，但閘次比率存在不確定性，在實(shí)際使用本條文時(shí)，部分設(shè)計(jì)人員會(huì)直接采用公式6進(jìn)行一次過(guò)閘時(shí)間的計(jì)算，致使通過(guò)能力計(jì)算結(jié)果存在偏差。

根據(jù)規(guī)范按單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘的閘次比率確定一次過(guò)閘時(shí)間，一次過(guò)閘時(shí)間計(jì)算公式可以擬定為：

式中：為單向過(guò)閘閘次比率（%）。

當(dāng)單向過(guò)閘閘次比率時(shí)，;

當(dāng)單向過(guò)閘與雙向過(guò)閘次數(shù)相等時(shí)，公式9即可轉(zhuǎn)化為上述公式6，與規(guī)范一致。

當(dāng)單向過(guò)閘閘次比率時(shí)，。

2.2通過(guò)能力的確定

當(dāng)一次過(guò)閘時(shí)間根據(jù)單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘的閘次比率確定后，在計(jì)算單向年過(guò)閘船舶總載重噸位和單向年過(guò)閘客貨運(yùn)量時(shí)，日平均過(guò)閘次數(shù)應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：

2.3耗水量的確定

根據(jù)規(guī)范要求船閘一天內(nèi)平均耗水量的計(jì)算應(yīng)按公式7進(jìn)行，但對(duì)單級(jí)船閘而言，該公式只適用于船閘單向過(guò)閘的情況，對(duì)考慮雙向過(guò)閘情況的耗水量計(jì)算，應(yīng)對(duì)規(guī)范公式予以調(diào)整。設(shè)計(jì)人員在運(yùn)用該條規(guī)范時(shí)，如直接套用規(guī)范公式，就會(huì)導(dǎo)致一天內(nèi)平均耗水量計(jì)算結(jié)果偏大，在今后的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)特別引以注意。

在單級(jí)船閘雙向一次過(guò)閘時(shí)，耗水量為單向一次過(guò)閘耗水量的一半，一天內(nèi)平均耗水量的計(jì)算應(yīng)調(diào)整為：

當(dāng)單向過(guò)閘與雙向過(guò)閘次數(shù)相等時(shí)，一次過(guò)閘耗水量采用單、雙向過(guò)閘耗水量的平均值，一天內(nèi)平均耗水量的計(jì)算應(yīng)調(diào)整為：

當(dāng)單、雙向過(guò)閘閘次比率為時(shí)，一天內(nèi)平均耗水量的計(jì)算應(yīng)調(diào)整為：

3算例

現(xiàn)以四川某單級(jí)船閘工程為例，通過(guò)能力和耗水量分別按單、雙向過(guò)閘不同閘次比率進(jìn)行計(jì)算，對(duì)計(jì)算成果進(jìn)行對(duì)比分析。

該船閘等級(jí)為Ⅲ級(jí)，船閘有效尺度為200m×23m×4.2m（長(zhǎng)×寬×門檻水深），船閘設(shè)計(jì)代表船型為1000t級(jí)干散貨船和60TEU集裝箱船，中洪水期兼顧1500t級(jí)、2000t級(jí)干散貨船，設(shè)計(jì)最大水頭為13m。

由于本文主要針對(duì)影響通過(guò)能力計(jì)算的一次過(guò)閘時(shí)間和耗水量的計(jì)算進(jìn)行探討，所以對(duì)通過(guò)能力計(jì)算中的其它參數(shù)計(jì)算過(guò)程不逐一論述，僅列出參數(shù)取值，各參數(shù)取值如表1。

根據(jù)上述解析公式進(jìn)行船閘通過(guò)能力和耗水量計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖1～2。

從計(jì)算結(jié)果可以看出，該船閘通過(guò)能力與雙向過(guò)閘比率基本呈現(xiàn)正相關(guān)，而耗水量與雙向過(guò)閘比率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。單、雙向過(guò)閘比率的確定對(duì)船閘通過(guò)能力和耗水量均有較大的影響。實(shí)際上為了提高船閘通過(guò)能力，減少耗水量，單級(jí)船閘應(yīng)以雙向過(guò)閘為主，盡可能減少單向過(guò)閘次數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行船閘通過(guò)能力和耗水量計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分理解規(guī)范條文意義，避免計(jì)算錯(cuò)誤，文中提出的相關(guān)計(jì)算方法和公式可為船閘設(shè)計(jì)人員提供參考。

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