北江濛里枢纽上游引航道通航水流条件试验研究*

濛里枢纽原有航道等级偏低,不满足目前货运增长的要求,因此需要对原有船闸进行扩建来提高航运能力,将在一线船闸右岸新建二线船闸。为保证一、二线船闸口门区有利于通航的良好水流条件,建立了整体定床物理模型,研究引航道导墙长度及布置形式对口门区及引航道内水流条件的影响。模型试验结果表明,在所有修改方案中,修改方案Ⅱ（一、二线船闸分开布置,二线船闸外导墙375 m,堤头段开孔）较好,其一线船闸上引航道通航条件基本不变,二线船闸口门区通航水流条件较好,较好地改善了上游口门区及连接段的斜流、回流等不利流态。     

大藤峡水利枢纽船闸上引航道口门区水流条件模型试验

建立大藤峡水利枢纽水工整体物理模型,对大藤峡水利枢纽船闸上游口门区布置方案进行试验验证,结合上游引航道口门区布置及附近地形分析,对工程方案进行优化,通过调整引航道中心线制动段弯道弧度和半径、调整口门区与上游主航道连接形式、增设导航墩和优化口门区附近区域地面高程等工程措施,使口门区的水流条件满足通航要求,并节省工程量。     

“S”形急弯河段通航水流条件研究

犬木塘枢纽坝址所在河段呈“S”形急弯形态,上游口门区位于束窄形弯道凹岸,下游引航道口门区在弯曲河流段转向处,枢纽泄水时上下游口门区及连接段水流条件复杂,存在较为严重的斜流和回流,难以满足通航要求。通过1∶100整体物理模型试验,研究上、下游航道不良水流条件形成的主要原因,通过调整上游航线、隔流墙布置、局部疏浚及下游菱形墩结构和布置等综合措施,有效降低了口门区纵横向流速和回流流速,使各项水力指标均满足规范要求,极大改善了船闸上下游引航道及其口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。     

窄深河道急弯下游枢纽上引航道布置及通航水流条件试验

窄深急弯河道下游河道主流偏向凹岸下游一侧,下游已建枢纽在同侧布置引航道则存在上引航道占据河道过流面积较大、流速指标超标严重等问题。采用整体定床物理模型及船模试验,研究窄深河道急弯下游枢纽二线船闸上游引航道的布置及其通航水流条件。结果表明,受窄深河道枢纽上游急弯和长引航道分隔墙占据深泓的影响,设计方案中的船闸上引航道口门区通航水流条件较差,不能满足船舶安全航行要求。优化方案在原方案基础上设置堤头下挑单潜坝,优化右岸河段开挖范围及形式,改变隔流墙长度以及隔流墙透空等措施,较好地改善了口门区通航水流条件并兼顾枢纽的行洪和发电,实现船舶安全通航和枢纽正常运行。     

赣江井冈山航电枢纽船闸下游口门区及连接段通航水流条件试验研究

针对赣江井冈山航电枢纽下游引航道口门区及连接段横流强劲、回流范围广等问题，进行枢纽下游引航道口门区通航水流条件及优化研究。通过建立水工整体定床模型，对隔流墙布置形式进行优化，提出缩短隔流墙并增设透水段、同时透水段向河心侧外挑的优化方案较好地解决了口门区横向流速、回流较大等问题，下游引航道口门区及连接段通航水流条件得到显著改善，经船模试验验证能够满足船舶安全通航要求。     

瓦村枢纽下游引航道通航水流条件试验研究

为保证船闸口门区有利于通航的良好水流条件,采用整体定床物理模型对瓦村枢纽船闸下引航道及口门区通航水流条件进行研究。试验结果表明:受电站下泄尾水扩散及尾水渠出口右岸边坡挑流的影响,下引航道口门区水流流态较差,纵横向流速明显超标,不满足船舶安全航行要求。探讨了延长导航墙长度、扩挖尾水出口右岸边坡、增设隔流墩等措施对水流条件的影响,经模型方案比选及优化,确定了下引航道布置推荐方案,较好地解决了口门区横流较大的问题,使下引航道及口门区的水流条件满足船舶安全通航要求。     

万安枢纽二线船闸上游通航水流条件优化试验研究

在原有船闸基础上扩建多线船闸时,须考虑新建船闸对已有船闸引航道及口门区通航水流条件的影响,如布置和运行控制不当,极易导致相关安全问题。建立1：100的万安枢纽及船闸引航道物理模型进行试验,研究万安二线船闸修建前、后上游口门区及停泊段通航水流条件,并结合试验结果及地形条件,提出引航道口门区优化布置方案。结果表明,原设计方案中,二线船闸建成后,其上引航道口门区及靠船墩在部分工况下水流条件不满足通航要求,且一线船闸上引航道口门区及靠船墩处的水流条件相对于二线船闸未建前变差;优化布置方案中,二线船闸上引航道口门区水流条件在各工况下均满足通航要求,一线船闸上引航道口门区及靠船墩处水流条件优于二线船闸未建前情形。     

弯曲河道上引航道口门区通航条件研究

枢纽通航建筑物一般要求布置在顺直、稳定、开阔的河段,弯曲河道因其水流三维性对船舶安全航行影响大,通航建筑物布置在弯道,引航道口门区水流条件复杂。通过整体模型及自航船模试验,研究了上游引航道口门宽度、导流堤及外引航墙的长度、开孔引流等工程措施对上引航道口门区通航条件的影响,提出了合理的上引航道布置方式及运行措施。     

古顶水利枢纽二线船闸下引航道布置物理模型试验研究

多线船闸布置中引航道口门区及连接段通航水流条件是一个重要的研究课题。以古顶水利枢纽二线船闸通航水力学试验为例,研究古顶二线船闸在修建背景下,船闸下引航道口门区及连接段通航水流情况。试验结果表明,口门区及连接段回流及横流流速超标。因此,从布置导航墙、疏浚引航道连接段两方面着手,提出多种优化布置方案,并推荐布置70 m外挑导航墙(50 m直墙+20 m外挑)和疏浚连接段相结合的方式。研究成果为古顶水电站二线船闸的优化布置提供了参考。     

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。     

船闸引航道口门区通航水流条件改善措施

为解决水利水电枢纽及渠化工程中船闸引航道口门区的通航水流条件 ,各国学者同仁研究了多种改善措施 ,它们是堤头型式、堤身开孔、丁坝、潜坝、导航堤长短、及泄水闸导流方式等     

复杂条件下扩建船闸口门区布置及改善措施

对于已建船闸的水利枢纽,扩建复线船闸可大大提高枢纽的船闸通过能力。由于受到地形、河势、已建枢纽建筑物的影响和制约,扩建船闸工程的外部边界条件往往十分复杂,尤其是口门区通航水流条件。以大源渡航电枢纽二线船闸工程为例,对复杂条件下扩建船闸口门区布置及改善措施进行研究,并提出工程措施与管制措施相结合的方案。该船闸的口门区解决方案,在满足船闸运行要求的前提下,节约工程投资。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件研究

当船闸下游引航道口门区位于河道的弯曲窄槽段时,由于河道水深较浅、通航水流条件非常复杂,不利于通航。依托京南枢纽二线船闸工程,采用1∶100整体物理模型,对弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件开展系列试验研究。结果表明:1)原枢纽平面布置方案存在缺陷,下游引航道口门区水流条件易受弯道顶冲水流的影响,弯道处断面束窄导致流速较大。2)同时隔流堤高程太低,会引起水流翻过隔流堤产生混乱水流的现象。提出改进措施:1)上游隔流堤高程应加高至33.46 m,下游隔流堤高程应加高至32.58 m。2)推荐增设隔流墙、调顺岸线,同时开挖河床等。研究方案为京南枢纽二线船闸工程通航水流条件改善提供了技术支持。     

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。     

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。     

已建枢纽船闸下游引航道口门区急流碍航改善措施的研究

过去国内内河枢纽建设往往多以防洪、发电等效益为主,航运建设得不到应有的重视,出现了一批碍航闸坝。以已建沅水五强溪枢纽船闸下游引航道口门区通航条件改善措施研究成果为基础,分析了已建五强溪船闸碍航原因,并提出了采用浮式导堤方案解决已建船闸下游引航道口门区急流碍航的工程措施,为今后拟建枢纽的开发建设和其它已建类似碍航枢纽下游航道通航条件改善提供借鉴。     

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。     

湘江土谷塘航电枢纽船闸通航水流条件优化试验研究

根据土谷塘航电枢纽通航水流条件试验成果,分析了船闸上、下游引航道口门区及连接段的水流条件及影响因素,通过采取多种改善通航水流条件的措施,提出了满足船舶或船队航行条件的布置方案。