桂林市春天湖船闸设计特点

李建波

（水利部山西水利水电勘测设计研究院，太原 030024）

1 工程概况

“桂林山水甲天下”，生动地刻化了桂林山水，吸引了五洲游客。“两江四湖”为桂林市独特的城中水上游乐景观，空间尺度十分宜人。春天湖船闸是连通桃花江与春天湖、实现桂林市内湖与外江环城通航的重要控制性通航建筑物，是大型水环境整治工程--桂林市“两江四湖”（即漓江、桃花江、木龙湖、桂湖、榕湖、杉湖）工程的重要组成部分，是形成桂林市环城水系上的控制性枢纽工程，其主要功能是为旅游服务，满足游船过闸要求。

2 春天湖船闸的设计条件

春天湖船闸为并列双线单级省水船闸，采用整体式结构，长35.6m，宽30.8m，输水系统为闸墙单廊道横支廊道输泄水形式。船闸设计客流量2 500人/天，Ⅶ级船闸，防洪标准为50年一遇桃花江洪水位，其设计条件如下：

①运行保证率高，要求不断航；

②客流量大，设计载客能力大于等于2 500人/天；

③过闸的安全性和舒适性要高，船闸充、泄水时，闸室的波涌要满足小型游船的平稳停泊；

④过闸时间短，设计双线双向一次过闸时间t≤24.4min；

⑤船闸运行方式复杂，为单线单向、单线双向、双线单向、双线双向省水和双线双向不省水等运行方式；

⑥由于枯水期引水流量的限制不能满足船闸运行时的需水要求，船闸的缺水量为41.3%，故需采用省水运行船闸；

⑦建筑物占用湖区面积要少，寸水必争。

由于春天湖船闸有以上自身独特的特点，故对船闸形式的选择和布置均有较高的要求。

3 工程设计创新和特点

春天湖船闸是连通桃花江与春天湖、实现桂林市内湖与外江环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，不能满足船闸运行时的需水要求，船闸的缺水量为41.3%，故需采用省水运行船闸。为了达到“省水、快速、高效、安全、可靠”的运行特点，在枢纽工程中的关键部分--船闸的省水效率及形式、输水系统等采用了独特、新颖的布置方式，不仅节省并合理利用了水资源，而且缩小了引水入湖工程的规模，减少了枯水期从漓江的引水流量和工程投资，取得了良好的工程效益。

3.1 船闸省水布置形式及效率

根据“两江四湖”工程的总体建设规模，要满足“四湖”均匀换水要求，按春天湖船闸的设计客流量计算，船闸缺水量达41.3%。普通船闸和普通省水船闸均不能满足设计要求。在船闸枢纽工程设计中创造性地将船闸设计为双线，每个闸室有效长度为18.00m，有效宽度为9.00m，两厢闸室并排布置，互为贮水池，两闸室主廊道间设有连通廊道，与主廊道流线形相接。通过连通廊道上的连通闸门，控制两闸室间的充、泄水。船闸双线双向省水运行时，并排布置的两闸室互为蓄水池，通过连通廊道由一闸室向另一闸室注水，待两闸室水位齐平后，再各自充（泄）水，达到设计水位，这样既可达到省水之目的，又可节省修建贮水池的工程投资。并且船闸的省水效率高达50%，满足船闸省水的要求，合理地解决了枯水季节过多地从漓江引水，会破坏其生态环境这一矛盾，减小从漓江的引水流量和引水入湖工程的规模。

春天湖船闸的省水形式为国内、外首创，为省水船闸的设计提供了新的设计思路。

3.2 船闸输水系统设计

春天湖船闸因其为客流量大，又为旅游观光船只，必须满足闸室内船只停泊平稳，冲、泄水时间短，游船停泊条件好，满足游客舒适的要求。船闸每个闸室有效长度18.00m，有效宽度9.00m，设计水头2.68～4.55m，双线闸室并排布置，每线闸室并排2只游船过闸，闸室长宽比为2∶1，远小于一般船闸5∶1以上的长宽比，形成了闸室内宽度方向水流相对于纵向水流分布均匀性要求较高的特殊水流条件。结合以上特点，春天湖船闸输水系统布置采用形式新颖的分散式输水系统——横支廊道分散输水系统。

春天湖船闸输水系统由进水口、输水主廊道、横支廊道、输（泄）水闸门、连通廊道、连通闸门和泄水口等部分组成。两闸室的主廊道均布置在宽8.00m的中墩内。

1）进口：进口采用垂直进口并三边修圆，避免产生串心漏斗漩涡而吸入空气，影响闸室水面稳定；并在进口前增加具有消涡、拦漂、防撞及导航作用的圆形栅污栏，其透空面积为廊道进口总面积的4倍。

2）主廊道：每个闸室各布设一条输水主廊道，断面尺寸为1.2m×1.4m，主廊道间距为3.2m，设有充、泄闸门，两根主廊道之间采用1.2m×1.2m连通廊道相接，设有连通闸门。

图1 横支廊道剖面图

3）横支廊道：闸室内设不等面积的两根横支廊道（见图1），采用侧支孔出水、明沟消能的布置形式。由于两根横支廊道进口的损失不同，因而采用了两根不同进口面积的横支廊道，以此措施来达到两根支廊道的输泄水流量相同，上游横支廊道进口面积为0.65m×1.5m，下游横支廊道为0.65m×1.3m。每根横支廊道每侧布置6个侧出水孔，出水孔面积与横支廊道进口面积的比例相同，均为1.034。横支廊道分4个断面，每个断面的面积顺水流方向依次缩小。船闸横支廊道中心与闸室水域长度中心基本一致，且闸室中段每平方米面积出水支孔所担负的闸室出流面积较两端大，亦即说明闸室两端出水段的出流将较中间要多，这样从理论上讲，停在闸室中部的船舶即使不系缆，由于受到两端较强水流的相向顶推，而不致向上、下闸首漂移，撞击闸门。

4）连通廊道：两闸室主廊道间设有连通廊道，与主廊道流线形相接（三边修圆，顶部由10cm高差的斜坡相接），大大减少输水系统的阻力系数，缩短船闸输水时间。连通廊道上设有连通闸门，控制两闸室间的充、泄水。

5）泄水口：泄水口段长度为全闸宽度，采用变坡度、变出水孔缝宽度的布置，泄水孔进口上游边界修圆，并利用下闸首检修闸门后的长度设消力塘消能，以均匀水流（见图2）。

图2 下闸首泄水廊道出水口剖面图

一年多的运行实践表明：船闸充、泄水时，闸室水流紊动很小，船只停泊平稳。输水系统的布置形式为宽短式船闸输水系统的设计提供了宝贵经验。

3.3 船闸运行方式设计及保证率

春天湖船闸的设计主要运行方式为：双线双向省水运行。船闸控制系统采用自动化远程监控，可根据游船停泊和丰、枯水季节等各种情况，采用以下5种运行方式之一灵活调度：①双线双向省水运行；②双线双向不省水运行；③双线单向运行；④单线双向运行；⑤单线单向运行。

春天湖船闸采用双线布置，当某线出现事故检修时，另一线可单独运行，保证不断航。从而大大提高了“两江四湖”环城水上旅游的保证率，对于国际旅游城市，具有重要的政治意义。

4 结束语

春天湖船闸属于宽短式船闸，在建筑造型方面，春天湖船闸枢纽已成为城市旅游观光的重要景点，在工程技术方面，春天湖船闸是一座具有创新立意的游览型双线省水船闸，其结构布置和运行方式都具有明显的特点，其输水系统的布置和双线双向省水运行时省水效率之高在国内也未见先例，解决了一系列不利的水力学问题，为船闸的设计带来一系列新的革命。

从目前实际运行来看，船闸过船时间短，水流十分平稳，可以保证船舶及船闸在正常操作运行条件下的运行安全，满足船舶的停泊标准。春天湖船闸独特的设计为宽短式船闸的设计提供了宝贵的经验，具有借鉴意义。