长洲四线并列船闸运行方式对下游引航道水流条件的影响

长洲水利枢纽通航建筑物采用四线并列船闸布置,其引航道水流条件受船闸布置及充泄水影响而十分复杂。采用物理模型试验与数学模型计算相结合的手段,对长洲船闸不同下游水位下船闸泄水对引航道水流条件的影响进行研究,针对存在的水力学问题,结合长洲船闸的特点提出目前最为便捷有效的非工程措施——优化船闸运行方式,并最终确定了船闸运行的控制下游水位及相应的运行方式,为船闸设计与运行管理提供了依据。     

共用引航道船闸下游引航道的平面布置

随着货运量的增大,目前我国正大规模改扩建多线船闸,受枢纽已建建筑物和地形条件限制等多因素影响,新建多线船闸多与已建船闸并排布置,共用引航道。双线船闸共用引航道时,一线船闸充泄水将会影响到另一线船闸引航道水流条件,危及另一线过闸船舶安全及船闸结构安全。结合北江飞来峡船闸水力学模型试验成果,探讨同尺度船闸共用引航道的布置及其对通航水流的影响。结果表明:船闸在错开运行时,通过增大中间辅导墙的扩散角可使水流快速扩散,减小非泄水船闸引航道回流范围和回流强度,可通过优化主辅导墙及下游消能工形式,改善双线船闸引航道水流条件。     

湘江湘祁枢纽船闸下游引航道口门区通航水流条件影响及对策

湘江湘祁枢纽二线船闸是在已有建筑物岸侧增建的二线船闸,造成二线船闸引航道与主航道曲线连接。因一线船闸引航道的限制,且一线船闸与二线船闸轴距较短,使得拟建二线船闸上下游口门区及连接段通航水流条件较为复杂。因此,依托湘祁枢纽二线船闸扩建工程,采用1:100定床水流物理模型试验,分析双线船闸下游引航道口门区通航水流条件。对泄水闸开启方式优化、二线船闸下游引航道隔水堤优化、电站下游右岸大堤优化、电站出流口下游河道局部疏浚等系列措施开展试验研究,提出了改善通航水流条件的优化措施。     

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。     

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。     

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。     

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。     

东江龙潭水电枢纽船闸整改工程通航水流条件及改善措施

针对龙潭水电站引航道区域不利水流影响船舶进出安全问题，为改善上、下游引航道及口门区的流速，进行了优化上、下游引航道导航墙延长方案的研究。建立龙潭水电站船闸整改物理模型，研究运行过程中的各个典型工况。得出结论：1）上游河道来流量大于1 100 m3/s、闸门全开泄洪时，上游引航道口门区水流条件仍不能满足规范要求。2）下游引航道将主导航墙由透水改为不透水后，引航道及口门区水流条件可满足规范要求的结果。     

万安枢纽二线船闸平面布置方案

万安枢纽二线船闸平面布置综合考虑了邻近建筑物结构安全稳定、通航水流条件、施工条件、征拆及土石方开挖等影响因素,比选出布置在一线船闸右岸且在坝顶公路桥中心线处一、二线船闸轴线间距为230 m的方案。通过数模与物模试验对上、下游引航道通航水流条件进行分析与优化,提出延长二线船闸上游引航道停泊段、一、二线船闸共用部分停泊段,并在转弯处加宽上引航道底宽、加深疏浚,延长一线船闸与泄水闸之间的隔流堤,采用全旁侧泄水形式等措施,改善了上、下游引航道通航水流条件,可为类似高水头库区船闸平面布置提供借鉴。     

韩庄双线船闸通航水流条件改善措施

韩庄拟建复线船闸和一线船闸共用引航道,船闸灌、泄水过程中下游引航道中产生非恒定流,上游韩庄节制闸、老运河节制闸泄洪期间韩庄船闸下游水流流态更加复杂。采用国际上通用的MIKE21水动力模型,研究了泄洪期间韩庄船闸下游引航道、靠船墩、口门区的纵向流速、横向流速及回流分布情况,并按照《船闸总体设计规范》相关要求,针对泄洪期引航道的水力学问题,提出了改善水流的有效工程措施。     

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。     

改善二线船闸下游引航道口门区流态的补流措施研究

针对闸门开启方式对枢纽下游引航道口门区水流特征及通航水流条件的影响，以湘江近尾洲枢纽二线船闸为例，建立可以较好模拟复杂河道边界条件的二维水流数学模型，在充分认识常规设计泄流开闸方式的下游引航道口门区水流条件的基础上，开展多种开闸泄流方式的组合试验研究。结果表明：二线船闸下游引航道口门区的水流受枢纽运行方式影响较大；边孔(22#闸孔)适当补流可增加口门区回流的能量损失，进而减弱口门区回流，同时使纵流、横流也满足规范要求。为保证船舶航行安全，建议该工程在下泄洪水时尽可能采用常规开闸+边孔补流方式。     

浅析三峡船闸引航道维护

文中根据多年观测资料,对三峡船闸试运行与正式运行期间上下引航道水流条件及泥沙淤积情况进行分析,得出三峡船闸引航道水流运行及泥沙淤积规律,并根据规律制定航道维护措施,保障安全、高效通航。     

曹娥江清风船闸引航道通航水流条件*

清风枢纽位于曹娥江干流中游段，为满足上游水运需求，需改建现状枢纽，并新建船闸一座。枢纽泄洪闸泄水方向斜交新建船闸下游引航道，使船闸下游水流条件较复杂，通航条件相对较差。为保证船闸下游引航道正常通航，建立曹娥江中游段平面二维数学模型并开展计算，通过布设不同导流墙研究其对通航水流条件的改善效果。结果表明：1）平行于引航道的导流墙可以更好地改善航道内水流条件，改善效果70%~90%。2）延长导流墙长度可进一步改善引航道通航水流条件，改善效果可达100%。3）导流墩对纵向流速的改善效果优于横向流速，纵向流速的改善效果为100%，而横向流速的改善效果小于2%。     

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。     

导流墩对狭窄连续弯道枢纽船闸引航道口门区水流条件改善规律研究*

依托湘江土谷塘航电枢纽工程,采用整体水工模型试验,着重介绍利用导流墩改善狭窄连续弯道枢纽船闸下游引航道口门区通航水流条件的研究成果.根据试验观测到的数据和水流现象,分析导流墩不同平面布置形式,包括导流墩数量、导流墩间距以及导流墩布置角度对口门内斜流角度、横向流速及回流等水力参数的影响,总结导流墩平面布置形式对狭窄连续弯道枢纽船闸下游引航道口门区水流条件的改善规律.     

乌江银盘船闸枯水期实船试航研究*

为检验新建银盘船闸枯水期通航条件,对船闸的通航设施、下游引航道以及实船试航进行了同步观测。结果表明,引航道口门区水流条件基本满足船闸规范要求,但通航设施设计存在缺陷,导致过闸时间偏长。试验还发现,由于电站尾水直冲下引航道口门区域,汛期水流条件不容乐观。在提出复核阀门开启方式等措施的同时,建议选择适当的乌江洪水流量进行观测试验。     

船闸凹岸布置上下游引航道水流条件优化*

峡江枢纽是赣江高等级航道的控制性工程,坝址所在河段呈“S”形急弯形态,枢纽采用集中异岸布置,船闸布置在河道凹岸,上游引航道口门位于“S”形河段上弯道凸岸下游,下游引航道口门区位于下弯道凹岸河道主流顶冲点附近,布置不利于通航水流条件,同时该枢纽还具有低水头、大流量的特点,因而船闸上下游引航道口门区及连接段通航水流条件复杂。通过1:110枢纽整体水工模型及自航船模试验,提出并论证了枢纽上游采用顺岸式整治方案、下游采用顺岸式整治方案结合透空式隔流导墙的综合措施,极大改善了船闸上下游引航道及其口门区通航水流条件,各项水力指标均满足了规范要求,确保过闸船舶的安全。     

分散式布置枢纽引航道口门区水流条件优化措施*

分散式布置的通航水利枢纽引航道口门区水流流态主要受到与其相衔接的河道形态影响。以广西邕宁水利枢纽工程可行性研究阶段布置方案为例,对分散式布置枢纽上下游引航道口门区流态与主流的衔接关系和通航水流条件优化措施进行研究。通过在船闸口门区增设导流堤和合理开挖右岸滩地的方式解决邕宁枢纽上游引航道口门区回流较大的问题;通过合理调整下游左岸岸边开挖线,压缩下游回流区,解决因下游引航道口门区主流流向与船闸中心线夹角较大而造成的回流严重问题。使得上下游引航道口门区均具有良好的通航条件。     

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。