韩庄双线船闸下游引航道水力特性模拟研究

京杭运河韩庄一线、复线船闸共用引航道,船闸灌、泄水过程中形成非恒定流,水流十分复杂。为确保引航道内船舶航行和停泊安全,采用MIKE21水动力模型对船闸上下游不同水位组合情况下引航道复杂非恒定流进行深入研究,模拟计算引航道、靠船墩、口门区纵向流速、横向流速及环流分布情况。研究表明:泄洪条件下韩庄一线、复线船闸不满足通航要求;针对泄洪期存在的水力学问题,提出了有效工程措施——格栅及局部疏浚。     

成子河船闸引航道与泄洪河道交汇区域通航水流条件与改善措施研究

引航道与泄洪河道交汇区由于水流流向与航行进出闸方向角度较大,常产生较大横向流速,影响船舶安全进出闸。文章建立成子河船闸引航道与泄洪河道交汇区平面二维数学模型,模拟研究该区域通航水流条件及其改善措施。研究结果表明:无工程措施条件下,废黄河下泄流量为10 a一遇洪水时,成子河引航道与泄洪河道交汇区表面最大横向流速大于0.3 m/s,不能满足通航要求。当废黄河与引航道交汇区的上游设置导流墙时,导流墙将来流分为左右两股水流,向下游的主流流向逐渐与下游引航道平行,交汇区的水流受导流墙阻挡流速减小迅速,能满足通航要求。     

多线船闸下游引航道通航水流条件及改善方案研究

多线船闸下游引航道内反向水头过大引起的船闸安全问题引人关注。以江苏刘老涧三线船闸为例,建立了非结构网格下的平面二维水动力数学模型,计算了下游引航道在二、三线船闸不同泄水条件下的水流流态及一线船闸闸门处的反向水头。采用开挖隔堤的工程措施以缓解反向水头过大的问题,计算分析了不同下闸首至开口段长度、开口段长度和开口段底高程下的最大反向水头及最大横向流速特征值变化规律,为改善多线船闸下游引航道水流流态提供参考。     

引江济淮工程派河口船闸通航水流条件及改善措施

派河口船闸是引江济淮派河口枢纽重要组成部分,位于派河入巢湖口门段,建设条件复杂。综合已有工程、河道边界和相关规划,提出了复线船闸平面布置初拟方案。采用定床河工模型试验的技术手段对船闸下游引航道与口门区通航水流条件开展了详尽研究,探明了节制闸泄洪时下游通航水域纵向和横向表面流速、流态特征,分析了通航水流条件不满足规范要求的原因,指出可通过岸线平顺、新开泄洪分流通道和控制临界安全泄洪流量等措施进行改善。优化后的方案可满足设计要求,为工程设计和今后运行管理提供技术支撑。     

曹娥江清风枢纽船闸闸下流态研究

曹娥江新建清风枢纽船闸东侧将原翻板闸拆除,改建为10孔泄水闸,泄水闸东侧为清风枢纽电站,船闸下游河道缩窄导致泄水闸和电站下泄水流对船闸下游引航道流态造成不利影响。采用整体物理模型试验研究不同流量和泄水闸开启方式对船闸下游引航道的影响。试验表明：当河道流量大于850 m3/s时,无论采用何种泄水闸开启方式都无法使船闸下游引航道流速满足规范要求;当河道流量小于850 m3/s时,采用所有闸门均匀开启的方式均有利于减弱泄水闸下游回流强度,同时使引航道流速满足规范要求。     

不同级别船闸共用引航道的水流条件研究

为研究不同级别船闸共用引航道的水流条件,以大源渡一、二线船闸为例,采用二维水流数学模型和物理模型试验相结合的方法,研究分析不同级别船闸共用上、下游引航道的水流流态、流速分布及船闸输水非恒定流特性。结果表明,大源渡一、二线不同级别船闸共用引航道布置方案是可行的,对于低概率工况出现的不利水流条件也有相应的改善措施。研究成果可为类似船闸工程提供借鉴。     

西津二线船闸下游引航道口门区西竹坑支流汇入口布置试验研究

西竹坑支流垂直航道轴线汇入西津二线船闸下游引航道口门区,支流水量较大时,洪水冲入引航道口门区将产生强劲斜流和大范围回流,严重影响过闸船舶通航安全。针对这一情况,设计提出了以扩宽原支流河道入口为主的扩宽河道方案和以改变支流汇入口轴线与下游引航道轴线夹角为主的支流改道方案,通过物理模型试验验证,选用支流改道方案,引航道口门区水流流态和流速均满足规范要求。     

临涣船闸下游引航道优化设计

临涣船闸位于临涣节制闸南侧，上距省界李口集约30.0 km,下距南坪闸31.5 km,下游引航道连接段位于转弯河段，弯道转角约75°。受此地形影响，河道主流贴右岸凸嘴进入下游主河槽，使引航道连接段与凹岸之间形成逆时针回流，对引航道水流有压迫作用，局部主流宽度显著束窄。通过物模试验可知，河道主流对引航道口门区内水流形成较为明显的剪切，导致口门区内形成较大范围的回流，长度近350 m。由于回流区较长，形成多个复杂的异向回流组合流态，水流条件十分复杂，因此需提出相应的工程措施加以改善。通过河槽疏浚、增加隔流潜堤，有效地解决了下游引航道水流流态不佳、横向流速超标较大、口门区回流强度较大、回流流速无法满足规范要求的问题。     

蚌埠复线船闸水工模型试验研究

为了了解淮河蚌埠新、老船闸同时运行时，上、下游引航道靠近闸首范围内的水流流态分布规律、新船闸输水系统水力试验情况、闸室灌（泄）水过程中闸室内停泊船只安全状况等内容，通过船闸水工模型试验，观察引航道闸首范围内纵、横向水流流速分布，评价对船舶运行安全的影响，并提出消除不利影响的措施；针对最高、最低通航水位及最大水级组合条件下输水系统水力流态、消能、闸阀开启方式等试验，提出输水系统优化设计方案及运行方案；结合闸室内水流流态，试验惯性超高、超降水头，并进行安全评价，同时提出消除对安全不利影响的措施。     

弯曲河段船闸引航道通航水流条件模拟

弯曲河段船闸上游引航道口门区存在复杂的流态，如回流、斜流等。采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法，通过改变节制闸调度方式对船闸上游引航道及口门区通航水流的水力特性进行研究。结果表明，当上游来流1 000 m3/s，节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速明显小于节制闸开启左八孔；当上游来流1 500 m3/s，节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速大于节制闸开启左八孔；流量一致情况下，断面测点流速分布差别较大；控制节制闸调度方式可以有效削弱回流及斜流效应，保证通航安全。     

三甲港闸下引河水沙过程分析

为掌握引河延长后闸前水域的水沙变化,以2015年6月17—19日洪季大潮期间三甲港下游引河内定点水沙测验资料为基础,结合周边岸线变化,系统分析水闸开、关运行时的水沙过程。结果表明:近年来周边整治工程陆续实施,闸下引河外推约1. 3 km,引河内受停靠船舶及出水浅滩影响形成双滞流区;闸前引河受潮汐控制,潮流为旋转流;关闸期间引河内水动力较弱,引河上游流速不足0. 1 m/s,泥沙向上游输移;开闸期间瞬时下泄流速、含沙量呈单峰分布,流速衰减较快。     

岷江犍为航电枢纽下引航道口门区通航条件研究

岷江犍为枢纽下引航道口门区及下游连接段河床左高右低,口门区通航水流条件十分复杂。通过整体模型和船模试验,提出了岷江犍为航电枢纽下引航道口门区通航条件的改善措施。研究表明,扩大下游开挖范围、适当保留原始河床、合理调整泄洪(冲沙)闸的开启方式等措施对改善下引航道口门区通航条件是有效的。     

长洲水利枢纽四线船闸引航道通航水流条件数值模拟

长洲水利枢纽3、4线船闸拟并列建于现有1、2线船闸右侧,并共用引航道。采用平面二维水流数学模型,对四线船闸充泄水时的上、下游引航道和口门区通航水流条件进行了计算分析。结果表明:引航道内纵向流速、口门区横流以及船闸闸前的惯性水头超标是影响船闸安全运行的主要因素;上游3、4线船闸充水,对1、2线船闸的影响不大,但下游3、4线船闸泄水,对1、2线船闸的影响较大;1、2线船闸充泄水对3、4线船闸影响不大;多数正常运行工况下,3、4线船闸不能同时充泄水,在上游正常蓄水位20.6 m、下游设计最低通航水位3.32 m条件下,3、4线船闸需采用相互输水方式运行。     

湘江近尾洲二线船闸下游引航道口门区通航水流条件改善措施

湘江近尾洲枢纽二线船闸为升级改造工程,位置和轴线没有选择余地,下游引航道口门区的通航水流条件只能依靠优化开闸方式或修建导流墩来改善。采用1∶100定床正态河工物理模型试验,在充分认识常规开闸泄流方式下游引航道口门区水流条件的基础上,通过多种开闸泄流方式的组合试验以及导流墩布置数量、间距、角度等优化试验,提出常规开闸+边孔补流的泄流方式,或布设单墩长度20 m、走向与航线平行、间距20 m的3个导流墩,均可将通航流量提高到2 a一遇洪水标准。     

韩江东溪船闸通航水流条件优化试验研究

潮州供水枢纽东溪水闸段呈"C"形弯曲河道特点,新建船闸布置于弯道凸岸,上下游引航道中心线与河道交角较大。通过整体物理模型试验及自航船模验证试验,提出改善水流条件的具体措施。结果表明:通过降低通航标准、优化航线、开挖与调整凸岸岸线等措施,减小了引航道中心线与河道主流流向交角,减弱了上、下游引航道及口门区存在的横向流速、回流等不利流态;有效改善了东溪船闸的通航水流条件,为"C"形弯曲河段船闸布置提供参考。     

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。     

宽浅河道低水头水电枢纽口门区通航水流条件研究

根据重力相似准则,采用比尺为1∶100的整体模型,进行某宽浅河道低水头水电枢纽口门区的通航安全性研究。采用ADV三维流速测量系统进行流速测量;采用标准矩形量水堰控制模型流量;采用差动式尾门调节模型水位。由于河道地形及枢纽布置的原因,上游口门区流速过大,下游口门区形成大范围回流。通过扩大河道过流面积,移除下游河道中心连续小岛,增加闸孔等措施,减小下泄水流流速,改善河道整体水流状态;通过加长导航墙,改变导航墙透水面积,优化口门区域地形等措施极大地改善了船闸上下游引航道及口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。     

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。     

水口电站坝下工程下引航道水流条件治理分析

水口坝下水位治理工程是无闸低坝枢纽,不能控制洪水、调节泄流位置,无论上游来流量高低,对下游引航道通航条件的影响均较大,本文针对其水流运动特点和泥沙淤积问题,利用水力学原理与泥沙运动理论,创建了隔离水流、切断泥沙流路的技术方法,通过增设隔流墙、拦沙底坎和优化靠船墩布置等工程措施,较好地改变引航道内的水流条件,有效地阻止了泥沙淤积。模型试验结果显示引航道内的水深、流速等通航指标均能满足规范要求,文章提出的方法可供类似工程参考。