第３期（总第２０９期） 文章编号：１００６—８１３９（２０１８）０３—０５７—０３ 山西水利科技 ５７ 汾河太原段综合治理三期工程（水利工程部分）金属结构 设计与研究 薛桂荣 （山西省水利水电勘测设计研究院山西太原０３００２４） 摘要：文中就汾河太原段综合治理三期工程（水利工程部分）壅水闸、船闸等金属结构的布置与 设计进行了论述，并着重介绍了金属结构布置与设计有特色的部分。 关键词：壅水闸；船闸；闸门；系船柱；液压启闭机 中图分类号：Ｕ６１７ 文献标识码：Ｂ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｐｈａｓｅ ｍ Ｐｒｏｊｅｃｔ（Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｐｒｏｊｅｃｔ）ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｅｎｈｅ Ｒｉｖｅｒ ＸＵＥ Ｇｕｉ－ｒｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．ｔｈｅ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｈａｓｅⅢｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｔａｉｙｕａｎ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｅｎｈｅ Ｒｉｖｅｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｌｕｉｃｅｓ，ｌｏｃｋｓ，ｅｔｃ．，ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｌ ａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌｕｉｃｅ；ｌｏｃｋ；ｇａｔｅ；ｍｏｏｒｉｎｇ ｐｉｌｌａｒ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｈｏｉｓｔ １工程情况概述 山西省汾河太原段综合治理三期工程（水利工程 部分）处于汾河中游太原市区北起二期工程治理段末 采用船闸即１＃、２＃船闸，均布置在主槽内壅水闸的中 间。１＃、２＃船闸按单线、单级船闸设计，并排一次过船 两艘。船闸通航规模约为ｌ ４００人汐 。 本文下面将重点介绍新建１样、２＃壅水闸坝及ｌ＃、 端（祥云桥南５００ ｍ处），南至晋祠迎宾路南２ ｋｍ处， 全长约１２ ｋｍ。该工程主要任务是防洪、蓄水、游船通 行，以及为两岸景观建设搭建平台和满足２０１９年第二 届全国青运会水上运动比赛场地要求。因此河道将拓宽 移堤重建、加固堤防、主槽护岸，消除汾河两岸的安全 隐患，满足我市１００年一遇的防洪要求。新建壅水闸坝 及通航建筑物两座来实现蓄水、通行，并且新增游船 ２＃船闸金属结构的总体布置，壅水闸、船闸和输水系 统各闸门的作用、结构特点和相应的启闭设备。 ２金属结构总体布置 汾河太原段综合治理三期工程（水利工程部分） 金属结构的总体布置是： １＃、２＃壅水闸均布置１４孔。１＃壅水闸东跨９孑Ｌ， 单孔宽２０ ｍ，设计水头６．７ ｍ；西跨５孔，单孔宽２０ ｍ， 设计水头４－３ ｍ。２＃壅水闸东跨８孔，单孔宽２０ ｍ，设 计水头５．６ｍ，西跨６孔，单孔宽２Ｏｍ，设计水头３．１ ｍ。 ｌ＃、２＃壅水闸每孔均布置两道闸门即检修闸门和工作 闸门，以及各闸门启闭设备。 码头、亲水平台、休闲花园、生态湿地等特色景观。从 而美化生态环境，改善居民生活质量，提高旅游效益。 山西省汾河太原段综合治理三期工程（水利工程 部分）新建壅水闸坝即１＃、２＃壅水闸坝，分别布置于 桩号７＋４００（１０号线桥下游３００ｍ处）和桩号１１＋８００ （治理段末端）的主槽内，１样、２＃壅水闸坝均由１４跨壅 水钢闸门组成，形成２座蓄水池。两座通航建筑物均 收稿日期：２０１８—０３—１６ 修回日期：２０１８—０３—３０ １＃、２＃船闸主体建筑物均由上闸首、闸室和下闸 首三部分组成。１＃船闸净宽９．０ ｍ，上游设计水深６．７ ｍ； 作者简介：薛桂荣（１９７０一），女，１９９５年毕业于太原工业大学，高级工程师。 ５８ 薛桂荣：汾河太原段综合治理三期工程（水利工程部分）金属结构设计与研究 ２０１８年８月 下游设计水深３．０ ｍ；２＃船闸净宽９．０ ｍ，上游设计水 深５．６ ｍ；下游设计水深３．０ ｍ。船闸门型种类多、结构 种输水系统充、泄水时间短，水流消能条件较好，水流 平稳，可较好地达到船舶的停泊条件。输水主廊道均 布置在船闸左边墩内，充水廊道均设有拦污栅、检修 闸门和工作闸门，泄水廊道设有工作闸门，以及各闸 门启闭设备。 以１＃壅水闸和船闸为例，壅水闸各闸门平面布 置如图１，船闸各闸门平面布置见图２。 复杂，启闭频繁。因此根据运行功能和运行方式选择 船闸闸门型式主要有浮箱一字闸门、翻倒闸门、人字 闸门等，以及各闸门启闭设备。 １＃、２＃船闸输水系统均采用闸室底部长廊道分散 输水系统布置型式，由充水系统和泄水系统组成。此 西跨共５孔 西 孔 ｉＩｊ 东跨 闸东跨喃 东跨共９孔 壅水闸检修闸门 门库 壅水闸检修闸门 壅水闸Ｉ：作闸门 壅水闸工作闸¨ 图１ １＃壅水闸和船闸布置图 拦污栅 廊适 ：检修闸门廊道充水闸门 ７， 液 五系统 廊道泄水闸门 ７／ ｆ一７ 锄 ／ 矗 一、 ∞： ｆ／ 一一一￣－ ＼ ｊ ／… ＿ ｌ ｌ］一 ｒ－－７七 闸 检修 嗣＼ｆ ［ 上『中Ｊ首下作『甲】门 ◇ 广闸首｝ 修闸ｆ 船闸 下闸首工作闸门／ ， ， ｝ｊ Ｕｒ一 图２船闸平面布置图 ３ 壅水Ｉ甲ｌＪ ３．１壅水闸工作闸门及启闭设备 壅水闸工作闸门主要是壅高水位，在闸前形成蓄 水池，以满足正常通航水位的要求。当蓄水池水位超 过最高通航水位或低于最低通航水位时，船闸停航。 壅水闸工作闸门门型选用上翻式弧形钢闸门，闸门运 行时上翻且可翻至水位以上，门体检修维护方便。该 备选用双缸翻转式卧倒液压启闭机启闭，该液压启闭 机布置在水面以上，利于检修和维护。 ３．２壅水闸检修闸门、自动抓梁及启闭设备 壅水闸检修闸门孔口尺寸较大，采用了浮箱式叠 梁门（东西孑Ｌ通用），因为箱形结构在同样梁高时有较 大的刚度和较好的力学性能，而且浮箱式叠梁门造价 低，运行可靠，维护方便。该闸门由门体结构、封水结 构、吊耳等构件组成。 壅水闸机械式全自动抓梁相比以往的设计有很 闸门由门体结构、封水结构、支臂结构、支铰装配和侧 轮等构件组成。由于孔口宽２０ ｍ，闸门跨度较大，闸门 支铰是一个空间受力结构，主要作用是承受全部水压 力和启闭过程中的部分启闭力和门重，它又是启闭时 大的创新，它由梁体、吊耳及转动滑块等构件组成。其 中行走支承转动滑块运行没有设在门槽内，而是把抓 梁轨道布置在检修闸门上方工作桥梁内边线上，这样 设计使得抓梁梁体尺寸变小，同时门槽高度降低，既 经济又美观。 闸门转动的支承中心。因此该闸门支铰轴承型式没有 采用最常用的圆柱铰，而是选用了球形铰。球形铰虽 然结构较复杂，制造难度大，但是受力明确、承载力 大，使绞链不仅能绕水平轴转动，而且还能绕球面形 衬垫在门体平面内作微小转动。 上翻式弧形钢闸门操作方式是动水启闭，启闭设 浮箱式检修闸门操作方式是静水启闭，启闭设备 选用设在工作桥上的门机门机配合机械式全自动抓 梁起吊。浮箱式叠梁门平时置于岸边门库内，检修时 采用启闭设备吊运至检修门槽内。考虑桥上景观效 第３期（总第２０９期） 薛桂荣：汾河太原段综合治理三期工程（水利工程部分）金属结构设计与研究 果，门机平时停放在二级平台上的专用门库内。 ５９ 锁定，后开启输水廊道充（泄）水闸门进行充水，等水 位平压后再开启闸门。 ４船闸 ４．１上闸首工作闸门及启闭设备 上闸首工作闸门主要用来过船和挡水。该闸门门 型设计为翻倒式平板钢闸门，通过升起和卧倒来实现 关闭与开启，关闭状态时闸门直立挡水，开启状态时 闸门卧倒。该闸门门型使通航净空不受限制，而且降 ５船闸系船柱 船闸系船柱布置在船闸两侧边墙凹槽内，每边墙 设置两个，共４个。系船柱的主要作用是；游船进入船 闸内将系船绳索与系船柱联接，随着船闸水位升降而 一同上下运行，起到避免水浪冲击，保护船只稳定作 低了启闭设备的安装高度，从而提高了水工建筑物的 用。船闸系船柱设计为圆筒式浮箱结构。系船柱由浮 抗震能力，降低工程造价。翻倒式平板钢闸门由门体 结构、封水结构、固定铰、吊耳等构件组成。该闸门封 水型式为下游封水，封水橡皮固定在闸门门体上，底、 侧封水均采用Ｐ型橡皮。 翻倒式平板钢闸门操作方式是静水启闭，启闭设 备选用双缸悬挂式液压启闭机启闭。该液压启闭机布 置在闸门两侧门槽上，结构紧凑，有利于优化水工建 筑物的总体布置。 ４．２下闸首工作闸门及启闭设备 下闸首工作闸门通过关闭或开启使游船通过船 闸，主要是挡船闸内的升降水位来保证通航的顺利进 行。下闸首工作闸门门型设计为主横梁人字闸门，可 以封闭大面积孑Ｌ口，具有受力明确、结构刚度大，制造 安装方便的优点。主横梁人字闸门分为两扇，两扇门 叶构成三铰拱以承受水压力，对结构有利，而且所需 启闭力较小，比较经济。主横梁人字闸门由门体结构、 封水装配、底枢、顶枢、导卡、支枕、背拉杆、锁定、吊耳 等构件组成。人字闸门锁定装置是用于汛期船闸门顶 溢洪时将闸门安全锁定，防止门体振动造成破坏。该 闸门封水型式为下游封水，底、侧封水均采用Ｐ型橡 皮，中间封水采用转角止水橡皮。 主横梁人字闸门操作方式为静水启闭，启闭设备 采用双缸卧式人字门液压启闭机启闭。该液压启闭机 布置在水面以上，工作安全、便于检修、管理方便。 ４．３检修闸门及启闭设备 船闸闸室段上闸首、下闸首各布置一道平板检修 闸门，其中一道检修闸门设在上闸首工作闸门的上 游，另一道检修闸门设在下闸首工作闸门的下游。检 修闸门门型为浮箱式一字闸门，闸门由门体结构、封 水结构、门轴、防撞装置等构件组成。该闸门封水型式 为下游封水，封水橡皮固定在闸门门体上，侧封水采 用Ｐ型橡皮，底封水采用条型橡皮。 检修闸门操作方式为静水启闭，人力牵引。检修 闸门在静水中下门，当闸室检修完毕后，先解除闭门 筒结构，滚轮，滚轮支架和轨道槽等构件组成。 ６输水廊道 ６．１输水廊道充（泄）水闸门及启闭设备 输水廊道中布置的充（泄）水闸门主要作用就是 船闸需要升高水位时充水，需要降低水位时泄水。充 （泄）水闸门型式均为潜孔式平板钢闸门。闸门由门体 结构、封水结构，滑块装置、限位装置、顶盖结构等构 件组成。闸门封水型式采用下游封水，因为闸门运行 频繁，如采用常规橡皮封水远不能满足要求，所以在 门槽上用不锈钢板，门体上用ＭＣ尼龙板条，闸门面 板四边各设一道尼龙封水条，使充（泄）水闸门既能承 受水压力又能达到封水作用。 充（泄）水闸门操作方式为动启静闭，启闭设备采 用单缸活塞式平面闸门液压启闭机启闭。 ６．２输水廊道进口拦污栅、检修闸门及启闭设 备 船闸输水系统进口前缘设有拦污栅，一方面防止 河道漂浮物堵塞充水廊道而影响船闸的正常运行，另 外还可起到防止游人落水安全的作用。该拦污栅为简 易直立式拦污栅，人工清污。 廊道段进口设有检修闸门，用于检修廊道时使 用。该闸门型式为潜孔式平板钢闸门，闸门由门体结 构、封水结构，滑块装置等构件组成。该闸门封水型式 为下游封水，封水橡皮固定在闸门门体上，侧封水采 用Ｐ型橡皮，底封水采用条型橡皮。 检修闸门运行条件为静水启闭。该闸门在非工作 时停放在门库里，门槽上部开孔通常由盖板封闭，闸 门工作时顶封盖打开，支三脚架挂手动葫芦将门放入 门槽内，这时门上系钢丝绳子连在工作平台上，以便 下次操作闸门。 ７启闭设备液压系统布置 壅水闸、船闸和输水廊道的工作（下转第９６页） 杨春娟：南美白对虾不同生长阶段的摄食量研究 以上的适合投喂２号料（直径１．２ ｍｍ的颗粒料）。试验 ２０１８年８月 温度太高，水环境不稳定，使南美白对虾应激增大，发 结果显示，南美白对虾在不同生长阶段的摄食量有显 著差异，其绝对摄食量随着对虾的生长而增加，但规格 相对小的其相对摄食量大，规格大的相对摄食量要小。 病率增高，摄食量减少，在这段时间，特别是到了养殖 后期，需要严谨控制投饵量，适当减少投喂，以免造成 不必要损失。 ３．２南美白对虾摄食量的影响因素 目前，对于温度和盐度对南美白对虾的摄食量影 ４结论 由本试验可以看出，南美白对虾不同生长阶段的 响研究研究得多些，在不同温度下，南美白对虾的摄 食与生长都有显著差别 ］，对于其他环境因子对南美 白对虾摄食的影响的报导相对少些 ，还需进一步加 强研究。不同规格的南美白对虾对环境的适应能力不 同，规格小的，如实验中南美白对虾第１、２、３生长阶 摄食量存在显著差异，该结果能够对提高饲料利用率 产生积极作用，同时也为渔民养殖南美白对虾时进行 合理投喂起到指导作用。 参考文献： ［１］陈文汉，宁凌．中国对虾产业现状及相关研究综述［ｎ渔 业经济研究，２００８（２）：２ｌ一２７．２００１。２５ｆ４１：１—４． ［２］王兴强，马姓，董双林．盐度和蛋白质水平对凡纳滨对虾 存活、生长和能量转换的影响［Ｊ］．中围海洋大学学报， ２００５，３５（１）：３３—３７． 段相对于第４、５、６生长阶段对环境的适应能力就要 弱些，第１、２、３生长阶段对环境变化的应激能力要较 ４、５、６阶段更强。水体透明度同样会对南美白对虾的 摄食量产生影响，在实际养殖中，需要对水环境进行 调节，通过培藻、调水、改底使水环境相对稳定，从而 减小应激。南美白对虾自身的生理变化同样会影响其 摄食量，如，在蜕壳期间，南美白对虾的摄食量会明显 ［３］王吉桥，罗鸣，张德治，等．水温和盐度对南美白对虾幼虾能 量收支的影响［Ｊ］．水产学报，２００４，２８（２）：１６１—１６６． ［４］游奎，刘鹰，杨红生，等．不同光源及光照时间对凡纳滨 对虾生长的影响［Ｊ］．海洋科学，２００５，２９（５）：１－５． ［５］孟庆武，张秀梅，张沛东，等．饥饿对凡纳滨对虾仔虾摄食行 减二 。天气突变会使南美白对虾应激增大，减少摄食 量，如，在雷雨天气，南美白对虾摄食量明显减少。在 实际养殖中，由于大部分养殖与户外，受天气影响较 大，一年中气候的变化使养殖风险增大。在６－９月份， ． ．为和消化酶活力的影响［Ｊ］．海洋水产研究，２００６，２７（５）：４ ５０． Ｓ ． ． Ｊ－ 喜 ． ． ． ． ． ． Ｌ．喜 ． Ｌ．喜 （上接第５９页）闸门启闭设备均是液压启闭机。壅水 闸控制阀组设在闸门油缸附近，船闸各闸门控制阀组 箱叠梁门在我省第一次使用；３）船闸在我省也是第一 次设计与使用。而且该工程对各闸门设备运行方面也 有很高的要求，既要满足交通、线路要求，又要满足景 观要求。所以这对设计人员来说无疑是一个很大的考 验，为了解决这些难题，完成这些任务，设计人员不厌 其烦地搜集有关资料，一次又一次的修改方案，为了 达到最优设计而辛勤的付出。 汾河太原段综合治理三期工程（水利工程部分） 的设计结合了城市景观、桥梁、旅游通航为一体。该工 程一旦全面竣工，壅水闸、船闸及启闭设备布置所形 设在油箱上，液压油路从液压站引出经坝面工作桥到 控制阀组与油缸连接。相比其它启闭机，液压启闭机 科技含量较高，不仅保证同时启闭多扇闸门时能保持 同步，而且占据空间很小、美观。液压系统与集控室自 化系统连接，使得设备操作手段由复杂变为简单，观 察精度提高，运行更准确。 壅水闸和船闸共用一套液压系统，位置设在船闸 左边墙内。液压站两套，其中一套：油箱一个（１０ ｍ，）， 油泵电机组（３台），每台电机功率７５ ｋＷ；另一套：油 箱一个（１０ ｍ，），油泵电机组（３台），每台电机功率７５ ｋＷ；油泵电机组（２台），每台电机功率１５ ｋＷ；两套液 压站运行时可以互为备用。 成的规模在我省水利工程中也是最大。它的建成将给 城市生态建设、社会效益、经济繁荣起到巨大作用。第 二届青年运动会将于２０１９年在我省举行，太原将作 为主办城市，在青年运动会到来之际，汾河景区将全 面通航，成为全国青运会水上项目主赛场。那时汾河 太原段综合治理三期工程将为我们呈上一幅美丽的 画面，将为我省的水利工程积累宝贵的设计经验和增 添新的光彩。 ８结束语 汾河太原段综合治理三期工程（水利工程部分） 是金属结构设计技术难度较大的一项工程。１）壅水闸 弧形闸门尺寸在我省水利工程中达到最大；２）大型浮
