三角闸门门缝输水运行工况研究

门缝输水是三角闸门的一种重要特性。基于三角闸门门缝输水,低水头船闸可以不设置阀门以降低工程建设成本,但具体适用工况尚难把握。依托未设置阀门的大柳巷船闸,采用理论计算与现场实测相结合的方法,分析了门缝输水时水力及启闭力。研究表明:口门越大三角闸门能承受门缝输水的水头越小;目前门缝输水有关计算公式尚需结合三角闸门的结构特点确定流量系数;三角闸门启闭力除按规范公式计算外还应考虑门体缝隙流和惯性阻力矩的影响。     

具备开通闸条件的通航节制闸建设方案

通航节制闸运行调度原则与常规的船闸工程和水闸工程明显不同,针对其口门宽度、门槛水深、闸门形式、平面布置等关键技术问题,船闸工程和水闸工程规范尚无具体的要求。以邓楼节制闸重建工程为例,对现有的节制闸运行调度原则进行调整以满足开通闸通航的要求,同时通过实施工程补偿措施以满足原节制闸防洪水倒漾、引水灌溉、保护水质的功能。通过理论计算和对比分析等方法得知建设2孔净宽23 m、门槛水深5. 5 m的通航节制闸能够满足船舶安全通航和航道通过能力的要求,并得出"升卧式平面闸门能够适应长期低水头运行、高通航保证率要求特点"的结论。其确定运行规则、建设规模、闸门形式、布置方案的方法对类似项目的建设及船闸标准规范的完善均有借鉴意义。     

船闸开通闸运行与门缝输水研究进展

船闸三角闸门可双向挡水和动水启闭,具有开通闸运行和门缝输水的突出优势,能够显著提高船闸的运行效率。针对内河水运高质量发展要求和多座新建船闸开通闸运行技术需求,系统总结了三角闸门船闸开通闸和门缝输水实际应用及相关研究进展,阐述了影响其应用的主要影响因素。在分析目前存在主要问题的基础上,提出应将运行经验与相关技术指标观测研究相结合,构建开通闸和门缝输水运行的基础理论与规范标准,为其广泛应用提供科学依据。     

改变溢流闸孔开启方式来改善船闸引道口门区的水流条件

针对贵港航运枢纽船闸引航道口门区水流条件，用调节溢流闸孔的开启方式，优化调度运行组合，提出了满足通航水流条件的各流量时段的关系，为制定闸门调度和运转提供依据。该成果被设计单位采用。     

金家堰省水船闸互通式短廊道输水系统计算

小清河复航工程已开工建设,其中金家堰船闸、王道船闸将成为我国首批带省水池的船闸。结合金家堰船闸省水廊道与闸首廊道互通的特点,分析上、下游与省水池直通输水的可能性,提出相应的水力计算方法。基于兼顾输水时间和省水率的原则,推导出闸首阀门最优提前开启时间与省水池阀门提前关闭时间的关系式。结果表明,金家堰船闸的廊道布置使直通输水时阻力系数较大,有效限制了回流量;闸首阀门不超过最优提前时间时,省水率的变化极小,可按常用公式估算,廊道互通的影响也可忽略不计。     

潮汐作用下水闸的泄流特性研究

依据物理模型试验及理论分析方法开展了潮汐作用下水闸的泄流特性研究,取得了新认识:1)将水闸工程及内外衔接工程作为一个整体来研究其泄流特性是可行的;2)在外河水位与内河水位确定条件下,水闸泄流流量与相对开度呈良好的线性关系;3)提出了区分闸孔出流条件与闸门全开条件的临界开度的计算方法;4)提出了闸孔出流条件和闸门全开条件下的阻力系数计算公式;5)在综合考虑上下游水位差、闸孔面积以及上下游水深比值等因素基础上,提出了计算精度更高的闸孔出流条件下泄流流量计算公式。     

京杭运河二通道待闸锚地容量探讨

以京杭运河二通道上设置的八堡船闸待闸锚地为研究对象，基于运量预测、通航条件分析、八堡船闸运行特点等前期成果，通过经验公式计算、排队模型对待闸锚地所需锚泊位数量分析计算，同时利用三堡船闸待闸锚地布置情况进行实例对比分析，并提出针对性的锚地改造措施。结果表明，合适的待闸锚地容量为不小于3个闸次船舶数量，并建议设置远程调度锚地进行梯级调度。     

嘉陵江沙溪船闸输水系统布置研究

根据《船闸输水系统设计规范》的规定和嘉陵江沙溪船闸的特点,确定输水系统型式采用闸墙长廊道侧支孔输水系统。通过分析船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统的特点及其发展概况,总结了国内部分采用闸墙长廊道侧支孔输水系统的船闸特征尺寸,采用水力计算及对比分析的方法,确定了阀门处廊道断面尺寸,提出了具体的输水系统布置,确定了流量系数及输水阀门开启方式。采用船闸输水过程数学模型计算了闸室输水水力特性。研究成果表明,输水系统布置是合理的,提出的输水系统布置及各部位尺寸适合沙溪船闸的具体条件,各输水水力特征值满足规范和设计要求,能够达到预期的设计目标。这种闸墙长廊道侧支孔输水布置是一种适用于具有重力式闸墙结构的中水头船闸性能较优的输水系统型式。     

关于谢寨引黄灌区远程自动控制计量闸门控制系统设计的思考

灌区控制和量水领域由于渠系点多、线长、面广、供电困难等实际问题一直沿用人工观测,使得灌区流量监测和闸门控制信息化程度低,控水、调水能力较差。针对菏泽市谢寨引黄灌区,设计开发了远程自动控制计量闸门控制系统。运用明渠测流原理和传感测量技术完成闸门计量,借助数据的无线传输实现闸门远程控制,对系统数据采集和电机驱动进行阐释。该系统运行稳定、精度高、操作简单、适应性强。     

碾盘山船闸输水系统设计与试验研究

碾盘山船闸等级为Ⅲ级,最大设计水头14.2 m,属于中水头大型船闸,根据类似工程相关经验,船闸采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统,推荐阀门开启时间为6 min,输水系统以及阀门开启时间选用是否合理直接影响水流及船舶停泊条件。通过水力特性计算并结合1:15物理模型,对输水系统水力特性、廊道压力、闸室停泊条件进行分析。结果表明,碾盘山船闸采用闸墙长廊道侧支孔输水系统是合理的,设计的阀门开启时间下各项输水水力特征指标均能满足设计和规范要求。     

赣江万安二线船闸输水系统水力学模型试验研究

万安二线船闸工作水头和一次输水过程能量均居世界单级船闸前列,输水系统设计直接关系到工程设计成败。根据《船闸输水系统设计规范》和类似工程经验,结合水力计算,设计优化了适合万安二线船闸的闸墙主廊道、闸室中部垂直立体分流、闸底四纵支廊道两区段出水、明沟消能的输水系统形式。通过比尺为1∶30的整体物理模型试验,研究了所设计输水系统的水力特性。成果表明:万安二线船闸所采用的输水系统整体设计是合理可行的,输水时间、船舶停泊条件、进出水口及引航道水流条件等各项水力指标均满足设计和规范要求。     

白马枢纽省水船闸布置及输水水力特性初步分析

绣江复航工程白马枢纽船闸若按常规单级船闸设计,枯水期天然来流量小于船闸正常运行平均耗水量,不能满足船舶过闸用水需求。参照国内外研究成果和经验,提出带两级开敞式省水池的省水船闸和输水系统的布置方案。建立一维数学模型,经不同阀门启闭方式的输水水力指标计算和初步分析,得到较为合理的阀门启闭方式组合、省水率及闸室水力特性。结果表明,按照计算分析得到的较优阀门启闭组合方式运行,输水时间控制在12 min以内,省水率不小于49%,所提出的省水船闸布置方案可有效解决枯水期正常运行水量不足的问题。     

基于模糊PID控制的船闸闸门同步控制器设计与仿真

船闸是航道上的通航建筑物，其通过能力制约着航道的运输量，对控制系统进行技术改进是提升船舶过闸效率最行之有效的方法之一。模糊控制是通过建立规则库，并结合大量的实践及专家经验确定隶属度函数而建立的非精确调节模型。将模糊PID控制应用于双侧闸门变速跟随控制，利用开度仪的信号反馈扰动液压系统流量，从而调节闸门开启速度，形成闭环控制，并经仿真及现场功能测试。结果表明，该系统保障了控制系统的稳定性、可靠性、自适应性，闸门同步运行良好，船舶过闸稳定性及效率有明显改善。     

西江长洲水利枢纽3号和4号船闸总体设计

长洲3号、4号船闸为目前我国闸室平面尺度最大、采用相互灌泄水的省水船闸,与已建1号、2号船闸同岸并列布置。本文介绍了3号、4号船闸平面布置方案。对比了闸底长廊道侧支孔输水系统方案和单侧闸墙长廊道闸底横支廊道输水系统,给出了输水系统的推荐方案。通过物理模型试验,分析了引航道水流条件。通过对未来过闸船舶的组成进行预测,计算了不同水平年船闸的通过能力。采用计算机仿真模拟技术,对四线船闸联合调度方案进行了研究。     

风洞子闸坝调度方式对船闸下引航道口门区通航条件的影响

针对风洞子船闸下引航道口门区及连接段的通航条件,进行闸坝调度运行方式对船闸下引航道口门区及连接段的水流特性的影响研究。采用数学模型,研究风洞子航运枢纽工程闸坝开启不同位置和不同数量时下引航道口门区及连接段的水流条件。结果表明,在相同流量级时开启左岸闸门,下引航道口门区及连接段的水流条件更有利于船舶安全航行;在满足闸孔过流条件时,开启左侧闸门数量越少水流条件更有利于船舶安全航行。     

双桥枢纽船闸工作闸门选型和设计

针对双桥枢纽船闸存在开通闸需求且需与新江海河船闸联合调度的问题，在分析国内升卧门式闸门运营情况及本闸开通闸条件的基础上，工作闸门采用三角闸门和升卧门两种方案，从平面布置、运营维护、船闸通过能力、工程量及造价等方面进行技术经济比较。结果表明：升卧门造价低，但过闸效率低，适宜于水位差较小，货运不繁忙，闸门不需要频繁启闭的船闸；三角闸门适应性强，与新江海河船闸通过能力匹配、启闭机运行可靠、运营维护方便，适宜作为推荐门型，可为船闸闸门选型及建设方案评估提供参考。     

测控一体化闸门流量系数率定试验

按照弗劳德相似准则制作比例为1:2的正态测控一体化闸门模型,通过流量系数率定试验,确定了测控一体化闸门流量系数计算公式,自由出流时为薛朝阳经验公式,淹没出流时为拟合的线性函数。将计算公式输入控制系统数据库表,并在飞来峡模型试验基地进行测控一体化闸门测流精度试验,证明测流精度满足要求。     

三峡船闸(139m水位)一闸室船舶待闸研究

通过优化三峡船闸输水阀门运行参数,满足了船舶在一闸室待闸的停泊条件;组织代表船型进行实船试验,形成了连续调度快速安全的调度工艺,取得了在139m水位条件下,三峡船闸下行通航效率提高15%的效果。     

船闸引航道长波波动对人字闸门的影响

从船闸灌泄水非恒定流对闸室与引航道水力特性的影响出发,通过物理模型试验观测了引航道的波动形态、波动水力特性;探讨了闸首处最大水面升降与最大流量、引航道长度的关系;分析了闸室超高(降)与引航道水面升降对人字闸门的影响.结果表明调平闸室与上下游水位后,人字闸门的内侧(闸室)承受惯性水头,外侧(引航道)承受水面周期升降,人字闸门承受正反水头的作用,该水头呈抵消趋势,所以引航道水面升降有助于反向水头的减小.同时,讨论了惯性超高(降)改善措施、引航道水面波动的利弊及对集中输水系统船闸人字闸门的影响.     

船闸引航道长波波动对人字闸门影响研究

从船闸灌泄水非恒定流对闸室与引航道水力特性的影响出发，通过物理模型试验观测了引航道的波动形态、波动水力特性；探讨了闸首处最大水面升降与最大流量、引航道长度的关系；分析了闸室超高（降）与引航道水面升降对人字闸门的影响。结果表明调平闸室与上下游水位后，人字闸门的内侧（闸室）承受惯性水头，外侧（引航道）承受水面周期升降，人字闸门承受正反水头的作用，该水头呈抵消趋势，所以引航道水面升降有助于反向水头的减小。同时，讨论了惯性超高（降）改善措施、引航道水面波动的利弊及对集中输水系统船闸人字闸门的影响。