一种输水系统组合式出水口结构及其施工方法技术领域
本发明涉及水利水电工程、水运交通工程。尤其是一种输水系统组合式出水口结
构及其施工方法，主要适用于高水头船闸输水系统出水口位置的布局。
背景技术
通航建筑物的发展已有2000年的历史，目前全世界已建船闸近4000座。我国船闸
建设的历史十分悠久，至今已建成船闸近800座，约占全世界船闸总数的20％。船闸输水系
统出水口位置布置及型式选择是否合适，是保证船闸输水系统出水效果及船舶在引航道内
停泊条件的关键因素。按照我国交通行业现行规范，输水系统出水口布置要求一定的淹没
水深和扩大出口断面面积，避免产生不良流态，以满足船舶在引航道的停泊条件。因此，型
式选择可根据工程所处位置因地制宜。
近年来，随着西部大开发战略的实施，我国内河航运事业得到迅猛发展，除了已建
的世界上规模最大、水头最高、技术难度最复杂的长江三峡双线连续五级船闸之外，还有一
批大型船闸相继开工建设。这些船闸工程地处高山峡谷，设计水头越来越高，新建的超过
20m水头的船闸有：世界上内河航运枢纽规模最大的西江长洲三、四线船闸，红水河大化船
闸、乐滩船闸、桂江巴江口船闸、桂平二线船闸、长沙双线船闸，嘉陵江草街船闸，引江济汉
通航船闸，芜申运河杨家湾船闸等；目前正在建设的超过30m设计水头的船闸有：大藤峡船
闸、乌江银盘船闸、大渡河安谷船闸等。这些船闸建设位于不同河流流域，水头超高，技术指
标早已超过现行规范规定，单纯按照规范套用选型已不能适应船闸建设要求，对于水头高、
枢纽布置局促的水电站，通航建筑物输水系统出水口布置，有必要突破常规，研究创新性成
果，以满足高水头船闸出水口布置合理及高效安全运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种输水系统组合式出水口结构及其施工方
法，旨在解决高水头船闸输水系统出水口位置布局、型式选择、空间利用、出水流态、停泊条
件等技术问题。
本发明所采用的技术方案是：输水系统组合式出水口结构，该输水系统具有两个
顺水流方向布置的混凝土导航墙，所述混凝土导航墙包括导航墙底板和梯形空腔导航墙,
所述导航墙底板内设有输水廊道，其特征在于，垂直于水流方向设置与输水廊道连通的格
栅消能出水箱体，所述格栅消能出水箱体的顶部开设两组等距的格栅式出水口，一组格栅
式出水口设在两个混凝土导航墙的中间，另一组格栅式出水口设在河床侧；近河床侧的梯
形空腔导航墙的立墙上开有城门洞形出水孔并设置立柱式分流墩。
在格栅消能出水箱体内部，该出水箱体与远离河床侧的输水廊道的连接处设有弧
形分流墩，该出水箱体与近河床侧的输水廊道的连接处设有T形分流墩，所述弧形分流墩和
T形分流墩均布置在导航墙底板上。
在格栅消能出水箱体内部，由远离河床至接近河床依次设有不同高度的消力槛Ⅰ、
消力槛Ⅱ和消力槛Ⅲ，三个消力槛均布置在导航墙底板内，消力槛Ⅰ和消力槛Ⅱ位于两个混
凝土导航墙中间，消力槛Ⅲ位于河床侧。
所述消力槛Ⅰ的高度为0.5m，消力槛Ⅱ的高度为1.5m，消力槛Ⅲ的高度为0.75m。
本发明输水系统组合式出水口结构的施工方法，包括以下步骤：
1、进行导航墙底板的基础开挖，并浇筑导航墙底板；
2、立模浇筑输水廊道周边混凝土，并采用R＝2.2m和R＝4.4m的圆弧过渡连接将要
浇筑的格栅消能出水箱体；
3、立模浇筑格栅消能出水箱体；
4、立模浇筑设在格栅消能出水箱体内的弧形分流墩和丁字形分流墩；
5、立模浇筑设在格栅消能出水箱体内的消力槛Ⅰ、消力槛Ⅱ和消力槛Ⅲ，其中消力
槛Ⅰ高度为0.5m，消力槛Ⅱ高度为1.5m，消力槛Ⅲ高度为0.75m；
6、立模浇筑梯形空腔导航墙的下部混凝土，立模浇筑城门洞形出水口和立柱式分
流墩，立模浇筑梯形空腔导航墙上部混凝土，直至闸墩顶部。
本发明的有益效果是：1)根据船闸输水系统出水口水力学条件及引航道静水域要
求，出水口采用结构底板及混凝土墙体结构组合布置方式，在底板内布置格栅消能出水箱
体通过弧形与输水主廊道衔接，在箱体顶部设置多孔格栅消能，在箱体内设置不同高度的
混凝土消力槛消能；2)利用梯形空腔导航墙立墙设置城门洞形出水孔口及立柱式分流墩，
输水廊道的水体从格栅消能出水箱体出流后，一部分水体流向下游引航道内，另一部分水
体迅速分流进入河床侧，经过多次分流消能，船闸出口的水流趋于平缓，优化了引航道内的
水力学条件；3)组合式出水口结构利用了闸室底板及导航墙结构空间，节省了结构段长度、
降低了工程造价、加快了施工进度；4)高速水流经格栅消能出水箱体格栅梁及消力槛消能
后下泄，辅以导航墙城门洞形出水孔口分流，经水工模型试验验证，出水口泄流顺畅、无危
害性气泡产生、水流流态良好，对解决高水头船闸输水系统出水口结构选型、优化船舶在引
航道内的水力学条件，本发明效益明显。
附图说明
图1是本发明的平面图。
图2是图1的Ⅰ－Ⅰ剖面图。
图3是图1中T形分流墩的放大图。
图4是图1中立柱式分流墩的放大图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例输水系统组合式出水口结构，具有两个顺水流方向布置的混
凝土导航墙，所述混凝土导航墙为梯形空腔结构，一个导航墙位于河床侧，另一个导航墙远
离河床侧，对称布置。每个导航墙包括导航墙底板9和梯形空腔导航墙8(下游端部封闭)，本
例两个导航墙底板9内均设有输水廊道1，同时在垂直于水流方向设置格栅消能出水箱体2
并与输水廊道1相连通。在格栅消能出水箱体2的顶部开设两组等距的格栅式出水口2－1，
一组格栅式出水口2－1设在两个混凝土导航墙的中间，另一组格栅式出水口2－1设在河床
12侧，采用格栅式出水口出水一方面可以分配输水廊道1内水流的出流量，另一方面起到了
消能作用。
如图1、图2、图4所示，在近河床12侧的梯形空腔导航墙8的立墙上开有城门洞形出
水孔10并设置立柱式分流墩11，可使来水的一部分水体流向下游引航道内，另一部分水体
迅速分流进入河床侧，同时又对水体进行了二次消能。
为使进入格栅消能出水箱体2内的水流均匀分配，在格栅消能出水箱体2内部，远
离河床12一侧的输水廊道1与出水箱体的拐角处设置弧形分流墩3，近河床12一侧的输水廊
道1与出水箱体的连接处设置T形分流墩4，所述弧形分流墩3和T形分流墩4均布置在导航墙
底板9上，如图1、图3所示。
为使进入到格栅消能出水箱体2内的水体快速消能，由远离河床12至接近河床依
次在导航墙底板9内设置不同高度的消力槛Ⅰ5(高度0.5m)、消力槛Ⅱ6(高度1.5m)和消力槛
Ⅲ7(高度0.75m)，其中消力槛Ⅰ和消力槛Ⅱ位于两个混凝土导航墙中间，消力槛Ⅲ位于河床
侧。
本发明上述组合式出水口结构布置，通过不同型式的分流墩导流分流、不同高度
的消力槛消能后从格栅式出水口出流，再经过城门洞形出水口及立柱式分流墩进行二次分
流消能后泄入河床，使高速水流的水体能量大大降低，从而避免了引航道内不良流态的产
生。
本发明实施例的施工方法包括以下步骤：
1、进行导航墙底板9的基础开挖，并浇筑导航墙底板9；
2、立模浇筑输水廊道1周边混凝土，并采用R＝2.2m和R＝4.4m的圆弧过渡连接将
要浇筑的格栅消能出水箱体2；
3、立模浇筑格栅消能出水箱体2；
4、立模浇筑设在格栅消能出水箱体2内的弧形分流墩3和丁字形分流墩4；
5、立模浇筑设在格栅消能出水箱体2内的消力槛Ⅰ5、消力槛Ⅱ6和消力槛Ⅲ7，其中
消力槛Ⅰ5高度为0.5m，消力槛Ⅱ6高度为1.5m，消力槛Ⅲ7高度为0.75m；
6、立模浇筑梯形空腔导航墙8的下部混凝土，立模浇筑城门洞形出水口10和立柱
式分流墩11，立模浇筑梯形空腔导航墙8上部混凝土，直至闸墩顶部。