李建波

（水利部山西水利水電勘測設(shè)計研究院，太原 030024）

1 工程概況

“桂林山水甲天下”，生動地刻化了桂林山水，吸引了五洲游客。“兩江四湖”為桂林市獨特的城中水上游樂景觀，空間尺度十分宜人。春天湖船閘是連通桃花江與春天湖、實現(xiàn)桂林市內(nèi)湖與外江環(huán)城通航的重要控制性通航建筑物，是大型水環(huán)境整治工程--桂林市“兩江四湖”（即漓江、桃花江、木龍湖、桂湖、榕湖、杉湖）工程的重要組成部分，是形成桂林市環(huán)城水系上的控制性樞紐工程，其主要功能是為旅游服務(wù)，滿足游船過閘要求。

2 春天湖船閘的設(shè)計條件

春天湖船閘為并列雙線單級省水船閘，采用整體式結(jié)構(gòu)，長35.6m，寬30.8m，輸水系統(tǒng)為閘墻單廊道橫支廊道輸泄水形式。船閘設(shè)計客流量2 500人/天，Ⅶ級船閘，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇桃花江洪水位，其設(shè)計條件如下：

①運行保證率高，要求不斷航；

②客流量大，設(shè)計載客能力大于等于2 500人/天；

③過閘的安全性和舒適性要高，船閘充、泄水時，閘室的波涌要滿足小型游船的平穩(wěn)停泊；

④過閘時間短，設(shè)計雙線雙向一次過閘時間t≤24.4min；

⑤船閘運行方式復(fù)雜，為單線單向、單線雙向、雙線單向、雙線雙向省水和雙線雙向不省水等運行方式；

⑥由于枯水期引水流量的限制不能滿足船閘運行時的需水要求，船閘的缺水量為41.3%，故需采用省水運行船閘；

⑦建筑物占用湖區(qū)面積要少，寸水必爭。

由于春天湖船閘有以上自身獨特的特點，故對船閘形式的選擇和布置均有較高的要求。

3 工程設(shè)計創(chuàng)新和特點

春天湖船閘是連通桃花江與春天湖、實現(xiàn)桂林市內(nèi)湖與外江環(huán)城通航的重要控制性通航建筑物。由于枯水期四湖引水流量的限制，不能滿足船閘運行時的需水要求，船閘的缺水量為41.3%，故需采用省水運行船閘。為了達到“省水、快速、高效、安全、可靠”的運行特點，在樞紐工程中的關(guān)鍵部分--船閘的省水效率及形式、輸水系統(tǒng)等采用了獨特、新穎的布置方式，不僅節(jié)省并合理利用了水資源，而且縮小了引水入湖工程的規(guī)模，減少了枯水期從漓江的引水流量和工程投資，取得了良好的工程效益。

3.1 船閘省水布置形式及效率

根據(jù)“兩江四湖”工程的總體建設(shè)規(guī)模，要滿足“四湖”均勻換水要求，按春天湖船閘的設(shè)計客流量計算，船閘缺水量達41.3%。普通船閘和普通省水船閘均不能滿足設(shè)計要求。在船閘樞紐工程設(shè)計中創(chuàng)造性地將船閘設(shè)計為雙線，每個閘室有效長度為18.00m，有效寬度為9.00m，兩廂閘室并排布置，互為貯水池，兩閘室主廊道間設(shè)有連通廊道，與主廊道流線形相接。通過連通廊道上的連通閘門，控制兩閘室間的充、泄水。船閘雙線雙向省水運行時，并排布置的兩閘室互為蓄水池，通過連通廊道由一閘室向另一閘室注水，待兩閘室水位齊平后，再各自充（泄）水，達到設(shè)計水位，這樣既可達到省水之目的，又可節(jié)省修建貯水池的工程投資。并且船閘的省水效率高達50%，滿足船閘省水的要求，合理地解決了枯水季節(jié)過多地從漓江引水，會破壞其生態(tài)環(huán)境這一矛盾，減小從漓江的引水流量和引水入湖工程的規(guī)模。

春天湖船閘的省水形式為國內(nèi)、外首創(chuàng)，為省水船閘的設(shè)計提供了新的設(shè)計思路。

3.2 船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計

春天湖船閘因其為客流量大，又為旅游觀光船只，必須滿足閘室內(nèi)船只停泊平穩(wěn)，沖、泄水時間短，游船停泊條件好，滿足游客舒適的要求。船閘每個閘室有效長度18.00m，有效寬度9.00m，設(shè)計水頭2.68～4.55m，雙線閘室并排布置，每線閘室并排2只游船過閘，閘室長寬比為2∶1，遠小于一般船閘5∶1以上的長寬比，形成了閘室內(nèi)寬度方向水流相對于縱向水流分布均勻性要求較高的特殊水流條件。結(jié)合以上特點，春天湖船閘輸水系統(tǒng)布置采用形式新穎的分散式輸水系統(tǒng)——橫支廊道分散輸水系統(tǒng)。

春天湖船閘輸水系統(tǒng)由進水口、輸水主廊道、橫支廊道、輸（泄）水閘門、連通廊道、連通閘門和泄水口等部分組成。兩閘室的主廊道均布置在寬8.00m的中墩內(nèi)。

1）進口：進口采用垂直進口并三邊修圓，避免產(chǎn)生串心漏斗漩渦而吸入空氣，影響閘室水面穩(wěn)定；并在進口前增加具有消渦、攔漂、防撞及導(dǎo)航作用的圓形柵污欄，其透空面積為廊道進口總面積的4倍。

2）主廊道：每個閘室各布設(shè)一條輸水主廊道，斷面尺寸為1.2m×1.4m，主廊道間距為3.2m，設(shè)有充、泄閘門，兩根主廊道之間采用1.2m×1.2m連通廊道相接，設(shè)有連通閘門。

圖1 橫支廊道剖面圖

3）橫支廊道：閘室內(nèi)設(shè)不等面積的兩根橫支廊道（見圖1），采用側(cè)支孔出水、明溝消能的布置形式。由于兩根橫支廊道進口的損失不同，因而采用了兩根不同進口面積的橫支廊道，以此措施來達到兩根支廊道的輸泄水流量相同，上游橫支廊道進口面積為0.65m×1.5m，下游橫支廊道為0.65m×1.3m。每根橫支廊道每側(cè)布置6個側(cè)出水孔，出水孔面積與橫支廊道進口面積的比例相同，均為1.034。橫支廊道分4個斷面，每個斷面的面積順?biāo)鞣较蛞来慰s小。船閘橫支廊道中心與閘室水域長度中心基本一致，且閘室中段每平方米面積出水支孔所擔(dān)負的閘室出流面積較兩端大，亦即說明閘室兩端出水段的出流將較中間要多，這樣從理論上講，停在閘室中部的船舶即使不系纜，由于受到兩端較強水流的相向頂推，而不致向上、下閘首漂移，撞擊閘門。

4）連通廊道：兩閘室主廊道間設(shè)有連通廊道，與主廊道流線形相接（三邊修圓，頂部由10cm高差的斜坡相接），大大減少輸水系統(tǒng)的阻力系數(shù)，縮短船閘輸水時間。連通廊道上設(shè)有連通閘門，控制兩閘室間的充、泄水。

5）泄水口：泄水口段長度為全閘寬度，采用變坡度、變出水孔縫寬度的布置，泄水孔進口上游邊界修圓，并利用下閘首檢修閘門后的長度設(shè)消力塘消能，以均勻水流（見圖2）。

圖2 下閘首泄水廊道出水口剖面圖

一年多的運行實踐表明：船閘充、泄水時，閘室水流紊動很小，船只停泊平穩(wěn)。輸水系統(tǒng)的布置形式為寬短式船閘輸水系統(tǒng)的設(shè)計提供了寶貴經(jīng)驗。

3.3 船閘運行方式設(shè)計及保證率

春天湖船閘的設(shè)計主要運行方式為：雙線雙向省水運行。船閘控制系統(tǒng)采用自動化遠程監(jiān)控，可根據(jù)游船停泊和豐、枯水季節(jié)等各種情況，采用以下5種運行方式之一靈活調(diào)度：①雙線雙向省水運行；②雙線雙向不省水運行；③雙線單向運行；④單線雙向運行；⑤單線單向運行。

春天湖船閘采用雙線布置，當(dāng)某線出現(xiàn)事故檢修時，另一線可單獨運行，保證不斷航。從而大大提高了“兩江四湖”環(huán)城水上旅游的保證率，對于國際旅游城市，具有重要的政治意義。

4 結(jié)束語

春天湖船閘屬于寬短式船閘，在建筑造型方面，春天湖船閘樞紐已成為城市旅游觀光的重要景點，在工程技術(shù)方面，春天湖船閘是一座具有創(chuàng)新立意的游覽型雙線省水船閘，其結(jié)構(gòu)布置和運行方式都具有明顯的特點，其輸水系統(tǒng)的布置和雙線雙向省水運行時省水效率之高在國內(nèi)也未見先例，解決了一系列不利的水力學(xué)問題，為船閘的設(shè)計帶來一系列新的革命。

從目前實際運行來看，船閘過船時間短，水流十分平穩(wěn)，可以保證船舶及船閘在正常操作運行條件下的運行安全，滿足船舶的停泊標(biāo)準(zhǔn)。春天湖船閘獨特的設(shè)計為寬短式船閘的設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗，具有借鑒意義。