汉江襄阳以下梯级枢纽联合优化调度研究

在梯级航运枢纽运行中,需要通过枢纽联合调度系统协调好各项任务,实现综合效益最大化。针对汉江崔家营枢纽和雅口枢纽的运行目标,通过分析发电效益和通航基流保障率之间的制约关系,基于FPGA对其开展联合优化调度研究。文中建立了以周为计算时段的调度模型,提出了以综合考虑航运与发电两种情况为目标的枢纽联合优化调度方案及优化调度准则,并对提高汉江襄阳以下梯级枢纽通航基流保障率做了初步的探讨。     

船闸工程下游设计最低通航水位影响因素

通航水位是船闸工程建设的关键技术参数,直接影响项目建设方案和投资额。确定梯级枢纽中船闸下游设计最低通航水位的影响因素较多,准确合理确定该水位的难度较大。本文以红花水利枢纽二线船闸工程下游设计最低通航水位研究为例,详细分析了地形变化对下游引航道口门区枯水期水位流量关系的影响,并结合大藤峡枢纽运行调度规则和下游航道升级建设方案,重点论述了未来下游航道升级建设方案以及人工挖沙对下游最低通航水位的影响,对类似项目具有积极借鉴意义。     

中低水头渠化枢纽上游设计最低通航水位研究

中低水头渠化枢纽上游设计最低通航水位采用枢纽敞泄时的坝前水位时,容易出现以下问题:船闸上引航道底高程和上门槛底高程较低,不仅墙体断面增大、造价增加,而且容易产生淤积;上、下游引航道口门区流速、流态较差,难以满足船舶安全进出闸的要求。依托部分工程实例,根据枢纽整体水工模型试验成果,通过水文计算,对通航水流条件、通航保证率、工程投资等方面进行比较,分析采用枢纽死水位作为上游设计最低通航水位的合理性。同时,结合枢纽不同运行方式时的回水分析,得出如下结论:渠化河段的上下梯级在死水位运行时的衔接能满足要求,采用枢纽死水位作为上游设计最低通航水位是可行的。     

青山枢纽船闸上游口门区通航水流条件优化试验研究

针对澧水青山枢纽在上游口门区受到弯曲水流、分汊河道地形、口门区水流断面的突扩和缩小及流量等水流问题,采用定床物理模型试验方法对上游口门区水流条件的改善及影响因素进行研究,并提出改善水流条件的优化措施。结果表明,在上游口门区原设计方案及改善方案1条件下不能满足通航水流条件;根据方案2的布置,在上游口门区无错口地布置3个导流墩,且对右汊河道进行疏浚至43.0 m时,能够较好地改善上游口门区的水流条件,且船闸口门区在设计通航水位下的水流条件均能满足船舶安全通航的要求。     

乌江思林枢纽二线1000吨级通航建筑物整体水工物理模型试验研究

乌江思林枢纽已建与Ⅳ级航道相适应的通航建筑物不能满足按Ⅲ级航道规划的年过坝货运量要求,拟建思林二线通航建筑物。针对拟建的通航建筑物设计方案引航道口门区及连接段通航水流条件较差的问题,进行正态物理模型研究。采用水流试验、流场实时测量与自航遥控船模相结合的方法,研究不同工况条件下通航建筑物上、下游引航道口门区及连接段通航水流条件和船模操控,通过方案优化比选,得出口门区最优方案布置和适航流量,结论是口门区最优方案为本文修改方案3布置形式,口门区最大通航流量建议采用1 793.8 m³/s,解决了该通航建筑物口门区通航的关键性问题。     

株洲二线船闸设计最高通航水位的确定

设计最高通航水位是船闸工程建设的关键技术参数之一,它直接影响船闸通过能力、建设工期和投资。针对株洲二线船闸工程设计最高通航水位取值的问题,根据株洲枢纽处洪水暴涨暴落、峰值历时短的水文特点,进行枢纽设计挡水位和不同重现期洪水历时分析,对船闸口门区通航水流条件、航道通航条件及不同特征水位时二线船闸工程投资情况进行论述,采用模型试验验证和测算投资比较的方法,得出"株洲二线船闸设计最高通航水位宜采用10 a一遇洪水标准"的结论。该研究方法对山区、丘陵区枢纽扩建船闸工程具有借鉴意义。     

构皮滩枢纽下游通航水流条件及改善措施

乌江构皮滩枢纽为乌江干流的控制性枢纽,对乌江航运影响巨大.该河段地形复杂,其通航建筑物下游引航道、口门区位于"S"形河道急弯左岸,受上游右岸突嘴挑流影响,加之口门区、连接段河道过流断面小,水流流速大.航道中心线与河槽深泓线夹角达到20°,设计方案下游口门区内横向流速和回流流速严重超标,水流条件不能满足通航要求.通过物理模型、船模对其碍航原因进行研究,提出采用分层透水导堤来解决引航道、口门区及连接段航道的碍航问题.     

涡河涡阳枢纽设计最低通航水位研究

枢纽建设后对径流的调节破坏了上下游水位样本年际之间的一致性，使得设计通航水位确定的问题复杂化。针对梯级枢纽扩建船闸工程设计最低通航水位取值的问题，以涡阳枢纽复线船闸为例，对非一致性水位序列进行统计分析，选取代表性水文序列进行保证率水位计算，并与枢纽死水位、最低运行水位进行分析比较，并通过工程投资等因素探讨设计通航水位取值的合理性。结果表明，采用涡阳、蒙城枢纽死水位作为上下游设计最低通航水位，在满足通航保证率的同时具有较好的经济性，可确保梯级枢纽间水位衔接和船舶通航安全。     

抚河疏山水利枢纽船闸通航水流条件研究

为满足水运需求,解决船闸引航道口门区受河段地形和涉河建筑物影响而导致的通航条件困难等问题,保障船舶安全通行,以抚河疏山水利枢纽船闸工程为例,采用数值模拟方法,对枢纽船闸上游引航道口门区通航条件进行计算分析,针对不良流态问题提出优化方案措施,并对方案前后枢纽通航条件进行对比分析。研究表明,调整船闸平面布置等措施对改善设计阶段的枢纽船闸上引航道口门区通航条件是有效的。研究成果可为抚河疏山水利枢纽船闸工程通航及其他类似河段工程提供技术支持。     

贵州清水江城景水电站通航水流条件优化试验研究

城景水电站是利用三板溪水库回水的长期消落水头而兴建的水电站,可有效地改善上游河道的航运水流条件。设计船闸布置于泄洪闸中间,枢纽泄洪方式对上下游引航道及口门区水流条件影响大;下游引航道口门区位于弯道凸岸,通航水流条件复杂难以满足通航安全要求。针对以上问题,通过1:80比尺的整体枢纽模型,研究下游不利通航水流条件的成因。通过降低通航标准、设置导流墩、疏浚凸岸岸线、优化枢纽调度,使引航道及口门区通航水流条件满足通航规范要求,为枢纽通航设计提供了可靠依据。     

泄水闸调度方式对凸岸船闸通航水流条件影响的试验研究

针对弯曲河段航运枢纽船闸上游口门区出现大范围回流漩涡、引航道存在斜向流等不良流态的工程问题,采用正态整体水工物理模型试验的方法,对泄水闸不同调度方式对凸岸船闸上游引航道及口门区通航水流条件的影响进行研究。结果表明:对于船闸建在凸岸的航运枢纽,泄水闸开启远端闸门的调度方式可有效减弱口门区回流尺度及引航道斜向流强度,以保证通航安全。     

乌江沙陀电站变动回水区航道整治二维水流数学模型研究

沙陀枢纽变动回水区通航水流条件受上游思林枢纽日调节与下游沙陀枢纽水库调度的双重影响,利用两坝间的二维水流数学模型研究了变动回水区段的整治方案,对方案进行了优化,结果表明航道整治工程实施后变动回水区内滩险能达到Ⅳ航道等级标准,为航道整治方案设计提供了技术参考.     

向家坝枢纽非恒定泄流对落锅滩河段航道通航条件的影响

电站日调节非恒定流对下游河道的影响是向家坝工程在运行时需要考虑的主要问题。通过长河段二维非恒定数学模型计算分析向家坝日调节非恒定流对落锅滩河段航道通航水流条件的影响,选取两种典型日调节工况和泄洪工况分析河段内水位、流量、流速等水力因素变化特性。结果表明,两种典型日调节工况下非恒定流传播至落锅滩水位变幅在1. 26～1. 46 m,泄洪工况下水位最大日变幅在2. 05～2. 96 m,非恒定流对河段产生了一定影响,根据目前通航标准来看,4种工况下河段内水力指标均能够达到通航水力指标。建议对坝下非恒定流特征及其对航道、港口码头的影响情况进行原型观测,积累实践经验,为进一步优化电站调度方案和下游航道维护等方面提供依据。     

界牌鱼道进口水力特性数值模拟与优化

以界牌枢纽鱼道工程为例,结合鱼类生态水力特性和平面二维水动力数学模型对界牌枢纽下游河道进行数值模拟,分析电站机组、泄水闸控泄等多重复杂调度方式下的鱼道进口水力特性,并进行方案优化。结果表明,在原设计方案下,新、老电站组合工况下的鱼道进口流速过大,超过鱼类顺利上溯的水力限值;当鱼道进口段附近的电站出水渠进行适当扩宽后,鱼道进口附近水流流速均满足设计要求,在此基础上,进一步将原设计尾水出口左侧的高程开挖使得鱼道进口上移,以此实现鱼道进口良好的上溯条件。     

松花江佳木斯悦来航电枢纽坝址选择

采用正态物理模型水流试验研究方法,对两坝址枢纽总体布置4个设计方案的泄流能力、通航水流条件等控制要素进行分析。根据试验研究成果,对两坝址设计方案进行优化试验研究,分别提出两坝址枢纽总体布置推荐方案。文章从枢纽泄流能力、通航建筑物水流条件、主要水工建筑物相对位置、船闸引航道口门区及连接段航道线型对通航水流条件的影响、电站出力等因素进行比较分析,提出了合理可行的推荐坝址方案。     

西江长洲枢纽库尾段采砂工程对航道通航水流条件的影响

西江航道桂平航运枢纽—长洲水利枢纽之间存在约34 km的水位未衔接段,而大藤峡水利枢纽建设选取的江口料场位于长洲枢纽库区回水末端和上游附近滩段。为研究库尾段采砂工程对上游通航水流条件的影响,须同步考虑上游来水和下游库区回水的变化,建立桂平三江口上游黔江河段16 km和桂平枢纽—长洲枢纽约156 km的长河段二维水流数学模型,分析采砂工程对航道通航水流条件的影响。结果表明,采砂工程实施后上游桂平航运枢纽引航道水位降落0.09 m,布岭沙弯道凸岸侧边滩挖除引起主流一定左偏。整体上,除设计流量外,库尾段采砂工程对航道水流条件影响较小。     

小溪滩枢纽下游导流堤布置及形式优化

针对小溪滩电站建成后枢纽调度、人工采砂等因素引起枢纽下游河道水沙特征、河道水位和流量发生改变的问题,结合引航道导流堤工程布置,进行变化地形条件下的枢纽下游通航水流条件分析与复核研究。采用数值模拟的方法,建立枢纽下游二维水动力数值模拟模型,对导流堤布置形式、尺寸参数等进行优化,通过多方案数值计算和成果对比分析,提出枢纽下游引航道导流堤建议布置方案,既满足变化地形条件下的通航水流条件要求,又降低了原设计方案对河道行洪能力的影响。     

航电枢纽调节山区航道设计最高通航水位的确定

航电枢纽人工调节将引发下游航道水位和流速的变化,对船舶通航条件带来较大影响。针对航电枢纽调节下典型山区航道——兰江航道,采用数值模拟手段,计算航道上游规划姚家枢纽和灵马枢纽建成后,不同重现期洪水下的水位、流速分布等水力特性,最终得到航道设计最高通航水位。计算结果表明:10 a和5 a重现期下航道特征水位超过警戒水位较多,不利于河道防洪和航行安全;3 a重现期洪水对应水位的局部分航段流速较大,影响航道运行安全和航道运输的综合效益;结合航道建设和运行的经济效益、航道以及行船安全,认为以2 m/s适航流速作为参考条件、经试算获得的90%洪水频率对应的特征水位作为兰江航道设计最高通航水位较为合理。     

开敞水域斜跨航槽水流特征的观测分析

为分析研究开敞水域中，水流斜跨航道进入航槽后的水流特征，垂直连云港外航道布置水文测量断面进行现场观测。通过观测分析，总结了槽中流速的垂向分布规律，以及流向对槽中流速的影响，并给出了槽中流速与边滩来流流速间的经验关系式。研究成果能为开敞水域航槽选线和回淤研究提供科学参考。     

梯级水利枢纽生态调度对库区航道影响案例分析

针对汉江梯级枢纽首次生态调度实施以后,汉江兴隆枢纽常年库区新河口河段航道弯曲出浅的问题,对水文条件、河床演变和航道尺度进行分析,探究汉江梯级枢纽生态调度对兴隆枢纽库区航道的影响,预测库区航道发展趋势。结果表明,汉江梯级枢纽首次生态调度期间,兴隆枢纽库区水位陡落陡涨,水流比降流速大,兴隆枢纽库区马良—沙洋河段过渡段航道稳定性差,调度历时短导致过渡段航槽缺乏足够的水流冲刷而出现碍航情况。预测远期马良—沙洋段过渡段均可能存在航道摆动的现象,且河槽将呈淤积趋势,航道条件可能进一步恶化。