旁海船闸阀门水力特性与防空化技术研究*

旁海船闸输水阀门采用平板阀门形式,其工作水头达23.0 m,阀门顶初始淹没水深仅7.5 m,阀门水力学问题是该船闸水力设计较为关键的技术难题。通过物理模型试验研究,提出突扩廊道体型,优化阀门门体结构和门槽体型,探讨阀门段水力特性和空化特性。研究表明,在优化阀门门体结构和门槽形式的基础上,通过突扩廊道体型、门楣自然通气保护（必备措施）和跌坎强迫通气保护（储备措施）可有效解决该船闸平板阀门空化问题。     

安谷水电站船闸阀门水力学研究

针对大渡河安谷水电站高水头船闸在阀门开启过程中阀门段极易发生空化的问题,研究提出了采取"阀门后底突扩+顶突扩"廊道体型、门楣自然通气、升坎自然通气和跌坎强迫通气工程措施,可以有效解决其突出的阀门空化的难题.     

犍为船闸输水廊道体形比选试验研究*

阀门空化问题是高水头船闸设计中最为关键的技术难题。结合国内外船闸研究及运行经验,在阀门埋深相同的前提下,阀门段廊道体形是影响阀门段空化特性的主要因素,亟需进行不同廊道体形的非恒定流特性研究。依托实际工程,开展模型试验进行 “底扩顶扩廊道体形+反弧门”与“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”的对比研究,通过阀门廊道段动水载荷特性及阀门启闭力特性等各项指标的综合对比得出,前者更适合于高水头船闸,但该廊道形式工程量较大,体形复杂,施工要求较高,后期检修维护较困难。综合各种因素,犍为船闸选用“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”方案。     

60米级省水船闸输水阀门段空化特性及防空化措施

通过恒定流减压箱模型试验,针对60米级省水船闸充、泄水阀门段的空化特性进行研究。明确了阀门段空化源,计算不同开度的空化数,获得空化范围、空化形态和空化强度,并提出掺气减蚀的防空化措施,推荐了合理的掺气量。试验结果表明,采用阀门门楣自然通气能抑制门楣及底缘空化、采用阀后突扩体跌坎强迫通气措施能充分抑制跌坎和升坎空化,两项通气措施相结合能够有效解决60米级省水船闸充、泄水阀门段的空化问题。     

万安二线船闸输水阀门段空化特性及优化措施

万安二线船闸闸室规模较大,水头较高,水位变幅和水力指标均居世界已建单级船闸前列,若不采取有效措施,阀门段空化振动现象将较为突出。通过万安二线船闸输水阀门恒定流减压模型试验,对该船闸阀门段空化性态和临界空化数进行观测研究,并根据阀门后"顶部渐扩+底部突扩"的廊道体型,提出阀门门楣自然通气和跌坎强迫通气的联合通气方法改善阀门空化条件的措施,解决了水头达32.5 m的万安二线船闸阀门段空化难题。     

犍为船闸输水反弧门廊道非恒定流水力特性研究*

船闸输水阀门段动水荷载是高水头船闸设计中关键的技术难题。以犍为船闸输水反弧门“平底＋顶部渐扩”的廊道非恒定流常压模型为依托,重点研究阀门段动水压力特性、启闭力特性,动水关闭工况下阀门段廊道水动力荷载、开启速率及作用水头对水动力荷载及启闭力特性的影响。综合分析阀门结构体系、门后动水荷载、启闭力特性、防空化效果等因素,犍为船闸阀门不会发生有害的流激振动。     

万安枢纽二线船闸输水系统阀门后廊道选型

万安枢纽二线船闸设计最大水头为32.5 m，针对该高水头船闸输水系统阀门后廊道体型问题，比选研究顶部渐扩＋平底和顶部突扩＋底部突扩两种方案。采用水工整体模型试验和阀门廊道非恒定流常压试验的方法，从闸室充泄水水力特性、水流流态及均匀性、压力特性影响等方面比选。结果显示顶部突扩＋底部突扩廊道在缩短输水时间、改善主廊道和进水口流态、减小下检修门槽压力脉动及空化等方面均优于顶部渐扩＋平底廊道。     

闸墙长廊道侧支孔船闸阀门运行方式优化试验研究

船闸阀门开启时间对闸室通航效率、输水廊道压力和闸室停泊条件等产生影响,针对阀门运行方式优化问题,采用物理模型试验对船闸进水口水位、阀门段输水廊道压力特性、闸室和下引航道内船舶系缆力等水力特性进行分析,结果表明：闸室和下引航道内前横、后横和纵向3个方向的船舶系缆力均随阀门开启时间增大而减小,且纵向船舶系缆力大于横向船舶系缆力。随着阀门开启时间增加,充水时阀门段输水廊道压力先减小后增大,泄水时则逐渐增大。综合考虑当阀门开启时间为6 min时船闸整体运行效果较好,该成果可为实际船闸运行提供技术支撑。     

草街船闸廊道顶掺气对提高廊道压力研究

本文结合嘉陵江草街船闸水力学模型试验研究成果,阐述了在阀门以不同速率开启的过程中阀门后廊道压力的变化情况,并重点研究了阀门后廊道突扩体顶通气对减小廊道压力,防止廊道发生空蚀、空化的作用,其成果可供类似船闸解决空蚀空化问题提供借鉴和参考。     

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。     

富春江船闸扩建改造工程输水阀门水力学试验研究

富春江船闸扩建改造工程采用第二类分散输水系统。输水系统布置受到限制,新建船闸充水阀门上下游输水廊道在较短距离内存在连续的水平和垂直转弯,且阀门后廊道平顺段长度较短,阀门进出水流流态较为复杂。通过减压模型对输水阀门进行了试验研究;通过常压模型对新老输水系统衔接段进行了试验研究。试验结果表明:("平面渐扩"+"大衔接池")的新老输水系统衔接方案及"顶扩体型"的阀门段布置型式,辅以"门楣通气"工程措施后,廊道内的水流条件较好,空化噪声得到有效抑制,空化问题得到有效解决。     

孟洲坝二线船闸输水系统水力学试验研究

通过建立1:30比尺的物理模型,对孟洲坝二线船闸输水系统水力特性、闸室停泊条件进行了观测。试验结果表明:孟洲坝二线船闸采用闸墙长廊道侧支孔输水系统形式布置是合理的,推荐的阀门开启方式下各输水水力特征均满足设计和规范要求。     

船闸单侧闸墙主廊道输水系统岔管水动力特性研究*

船闸单侧闸墙主廊道输水系统具有结构简单、开挖量小、工程投资省等优点,在河谷狭窄、边坡陡峭等地形受限地区具有明显的技术优势,但工程应用难点之一在于如何保证廊道内断面流速的均匀性,避免出现严重的偏流、脱流现象。依托嘉陵江草街二线船闸工程,采用通用CFD软件FLUENT,对船闸单侧闸墙主廊道双阀门输水系统布置中的岔管水动力特性进行较为详细的研究,探讨岔管分岔角、墩头曲线形式以及外壁曲线形式对岔管水力特性的影响,提出外壁采用正弦曲线,内壁采用圆弧-直线-圆弧形曲线的单侧输水廊道阀门段岔管布置体形,可为类似工程设计提供参考。     

贵港二线船闸输水系统模型试验研究

本文以贵港二线船闸输水系统水工模型试验为依托,通过测定充、泄水阀门段廊道流态、阀门后廊道顶及侧面压力等充泄水廊道压力相关指标,研究发现原设计方案在充水过程中存在掺气现象,针对此问题提出相应的优化措施,并通过物理模型试验验证优化措施是可行的。     

引江济汉通航工程高石碑船闸输水系统布置

根据引江济汉通航工程特点及船闸总体布置,按照《船闸输水系统设计规范》的要求,研究确定了高石碑船闸不设镇静段的短廊道集中输水系统形式,计算了输水阀门处廊道断面的面积及输水系统特征尺寸,并进行了输水水力计算。水力计算结果表明:设计的船闸输水系统输水水力特性达到了预期的目标,确定的输水阀门开启方式合理,采用的双明沟消能布置适合高石碑船闸没有帷墙的工程特点。     

省水船闸输水系统水力学研究综述*

在省水船闸工程建设和运行管理过程中，输水系统水力学问题是最为关注的内容之一。相较常规船闸，省水船闸输水操作过程更为复杂。在大量研究资料的基础上，系统论述省水船闸类型及水力特点、输水系统形式、阀门启闭方式以及输水水动力特性等，总结分析了各方面的研究成果与进展。今后可着重围绕以下几个方面开展深入研究：省水船闸分散输水系统支孔出流分配规律，双线船闸互通输水廊道形式、数量和截面类型，阀门启闭组合方式，省水船闸防咸效果等。     

柳江红花二线船闸阀门段廊道压力特性三维数值模拟*

工作阀门是船闸输水系统的咽喉，其性能直接影响船闸的安全高效运行。依托柳江红花二线船闸工程，建立了输水系统整体和阀门段廊道局部三维数学模型，通过对比闸室水位、输水流量及阀门段廊道非恒定压力过程线得出，相比局部三维模型，构建的整体三维模型能较好地模拟阀门后廊道压力变化过程。针对充水过程双边阀门连续开启和单边阀门连续开启进行计算发现，在满足设计输水时间的最不利工况下，阀门后廊道顶部未出现负压现象。计算方法可为船闸阀门水力学数值模拟借鉴参考，模拟成果可对类似工程的安全运行提供技术支撑。     

七星墩船闸输水系统布置及优化

七星墩船闸是北江上延工程武江航道的重要节点工程，其有效尺度为190 m×23 m×4.5 m(长×宽×门槛水深),设计水头7.5 m。结合枢纽总体布置，按照规范要求，确定船闸采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统形式。输水系统模型试验表明，原设计方案的船闸输水系统存在泄水阀门后廊道压力偏低、进水口可见持续的吸气型漩涡、出水口附近局部壅高等不良水力现象。综合研究船闸整体及输水系统布置形式，并结合试验各项水力特性指标，提出将船闸泄水阀门段降低、进水口格栅布置优化、出水口处消力槛调整等优化措施。优化后的船闸输水系统各输水水力特性指标均达到预期目标和要求。     

闸底长廊道输水系统研究

针对闸底长廊道输水系统的廊道、出水孔、消能设施等的布置形式,结合船闸工程建设,开展大量理论分析和物理模型试验研究工作。在总结相关研究成果的基础上,分析闸底长廊道输水系统的输水特性和适用条件,从提高船闸输水效率、改善系泊船舶受力等方面提出消能系统的改进布置形式,并对闸底长廊道输水系统在中水头和高水头船闸工程中的应用给出建议。     

灵璧船闸输水系统布置及水力计算

灵璧船闸是新汴河复航工程中的重要节点,其规模较大、水力指标较高。根据新汴河复航工程的特点及船闸总体布置,按照《船闸输水系统设计规范》要求,研究确定了灵璧船闸采用短廊道集中输水系统形式,计算了输水阀门处廊道断面的面积,提出了具体的输水系统布置,确定输水阀门开启方式,并采用船闸输水过程数学模型计算闸室输水水力特性。研究成果表明：提出的输水系统布置和确定的输水阀门开启方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求,能够达到预期的设计目标。