船閘通過能力和耗水量計算方法分析

楊艷

摘 要：本文主要針對現行《船閘總體設計規范》中關于船閘通過能力和耗水量的計算方法進行分析，避免設計人員在運用規范的過程中直接套用規范公式，從而導致指標計算結果錯誤。本文通過對規范條文的理解，對指標計算公式進行了補充，計算方法和公式可為船閘設計人員提供參考。

關鍵詞：單級船閘;船閘通過能力;耗水量;一次過閘時間

中圖分類號：U641.7? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0089-03

船閘通過能力和耗水量指標是船閘重要的經濟技術指標，計算的準確性影響船閘規模、經濟效益評價等多項指標。目前該兩項指標的計算主要根據現行《船閘總體設計規范》（JTJ305-2001）中規定的計算方法進行，筆者在使用規范的過程中發覺規范條文較為精煉，也無詳細的條文解釋，可能會使得初用規范的設計人員因條文理解不到位，導致兩項指標計算錯誤。本文主要針對規范中單級船閘影響通過能力計算的一次過閘時間和耗水量的計算方法和公式進行分析，可為今后進行船閘通過能力和耗水量計算的設計人員提供參考。

1規范計算方法

1.1通過能力計算

船閘通過能力的計算包括過閘船舶總載重噸位、過閘貨運量兩項指標，以年單向通過能力表示。其計算主要依據《船閘總體設計規范》（JTJ305-2001），規范中關于船閘單向年過閘船舶總載重噸位以及單向年過閘客貨運量計算公式規定如下：

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

對單級船閘，一次過閘時間應符合下列規定：

式中：為單向一次過閘時間（min）;為上、下行各一次的雙向過閘時間（min）;為開門或關門時間（min）;為單向第一個船隊進閘時間（min）;為閘室灌水或泄水時間（min）;為單向第一個船隊出閘時間（min）;為船舶、船隊進閘或出閘間隔時間（min）;為雙向第一個船隊進閘時間（min）;為雙向第一個船隊出閘時間（min）。

一次過閘時間應根據單向過閘和雙向過閘的閘次比率確定。當單向過閘與雙向過閘次數相等時，可按下式確定：1.2耗水量計算

船閘一天內平均耗水量可按下列公式計算：

式中：為一天內平均耗水量（m3/s）;為一次過閘用水量（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、閥門止水線總長度（m）。

2 計算方法分析

2.1一次過閘時間的確定

盡管規范中要求一次過閘時間應根據單向過閘和雙向過閘的閘次比率確定，但閘次比率存在不確定性，在實際使用本條文時，部分設計人員會直接采用公式6進行一次過閘時間的計算，致使通過能力計算結果存在偏差。

根據規范按單向過閘和雙向過閘的閘次比率確定一次過閘時間，一次過閘時間計算公式可以擬定為：

式中：為單向過閘閘次比率（%）。

當單向過閘閘次比率時，;

當單向過閘與雙向過閘次數相等時，公式9即可轉化為上述公式6，與規范一致。

當單向過閘閘次比率時，。

2.2通過能力的確定

當一次過閘時間根據單向過閘和雙向過閘的閘次比率確定后，在計算單向年過閘船舶總載重噸位和單向年過閘客貨運量時，日平均過閘次數應按下式進行計算：

2.3耗水量的確定

根據規范要求船閘一天內平均耗水量的計算應按公式7進行，但對單級船閘而言，該公式只適用于船閘單向過閘的情況，對考慮雙向過閘情況的耗水量計算，應對規范公式予以調整。設計人員在運用該條規范時，如直接套用規范公式，就會導致一天內平均耗水量計算結果偏大，在今后的設計工作中應特別引以注意。

在單級船閘雙向一次過閘時，耗水量為單向一次過閘耗水量的一半，一天內平均耗水量的計算應調整為：

當單向過閘與雙向過閘次數相等時，一次過閘耗水量采用單、雙向過閘耗水量的平均值，一天內平均耗水量的計算應調整為：

當單、雙向過閘閘次比率為時，一天內平均耗水量的計算應調整為：

3算例

現以四川某單級船閘工程為例，通過能力和耗水量分別按單、雙向過閘不同閘次比率進行計算，對計算成果進行對比分析。

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

由于本文主要針對影響通過能力計算的一次過閘時間和耗水量的計算進行探討，所以對通過能力計算中的其它參數計算過程不逐一論述，僅列出參數取值，各參數取值如表1。

根據上述解析公式進行船閘通過能力和耗水量計算，計算結果如圖1～2。

從計算結果可以看出，該船閘通過能力與雙向過閘比率基本呈現正相關，而耗水量與雙向過閘比率呈現負相關。單、雙向過閘比率的確定對船閘通過能力和耗水量均有較大的影響。實際上為了提高船閘通過能力，減少耗水量，單級船閘應以雙向過閘為主，盡可能減少單向過閘次數。

4 結語

在進行船閘通過能力和耗水量計算時，應當充分理解規范條文意義，避免計算錯誤，文中提出的相關計算方法和公式可為船閘設計人員提供參考。

參考文獻：

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