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。     

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。     

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。     

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。     

湘江长沙综合枢纽通航水流条件及改善措施研究

根据湘江长沙综合枢纽通航水流条件试验研究成果,分析了船闸上、下游引航道口门区及连接段水流条件及影响因素,通过采取多种改善通航水流条件的有效措施,提出了满足船舶或船队航行条件的枢纽平面布置方案。     

湘祁二线船闸平面布置方案及设计优化创新

扩建二线船闸应综合考虑地形、施工、通航、征拆、投资等制约因素。以湘祁二线船闸工程为例,重点论述二线船闸设计原则、选址及平面布置思路及方法,比选得出布置在一线船闸左岸、两闸轴线间距80 m、船舶直进曲出的方案。通过物理模型试验对口门区通航水流条件进行分析与优化,提出延长上、下游隔流墙、疏浚电站下游河床、优化调度方式等措施,改善了口门区水流条件。针对浮式检修门库、靠船墩、隔流墙,提出了具有较强通用性的创新与优化设计理念。     

右江鱼梁航运枢纽平面布置优化研究

结合物理模型试验成果,阐述了右江鱼梁航运枢纽中船闸和电站相邻与分开两种平面布置设计方案的特点,详细分析了影响船闸上、下游引航道口门区和连接段水流条件的各个因素。针对两个设计方案在水流条件上的不足进行布置优化,使其在泄流能力和通航水流条件两方面均能满足要求,并对两优化方案在泄流能力、通航水流条件、施工角度和工程量等方面进行综合对比分析,提出了枢纽平面布置推荐方案。     

北江白石窑水利枢纽下游引航道通航水力学试验研究

通过对原有白石窑水利枢纽船闸进行改扩建来提高航运能力,将原来的一线船闸改建,同时在改建船闸左岸增设二线船闸。根据白石窑水利枢纽通航建筑物的整体定床模型试验成果,研究该工程改扩建后的通航条件。针对由于枢纽下游主河槽与船闸轴线交角较大以及枢纽下游主河槽河床高出下引航道口门区较多而引起的船闸下游口门区及连接段的斜流、乱流等不利通航水流条件,提出了合理有效的整改措施。该试验成果可供以后类似工程参考和借鉴。     

湘江株洲航电枢纽二线船闸建设对一线船闸通航条件影响研究*

采用正态物理模型研究湘江株洲航电枢纽扩建二线船闸工程对一线船闸通航条件的影响。分析工程前一线船闸通航水流条件,二线船闸建设对原有边界条件的改变,工程后一线船闸上下游引航道口门区及连接段航道的横、纵向流速等水力参数变化规律,以及口门区现有导流建筑物对新建工程的适应性等。结果表明,二线船闸建设使得一线船闸通航水流条件稍有恶化,但水流条件的改变对船舶航行条件影响不大,工程前后船舶进出一线船闸的航行条件基本一致。     

内河船舶操纵数学模型中水流力的模拟及应用

内河水域通航水流条件复杂,尤其是在船闸引航道口门区,进出闸安全一直是人们关注的最重要的问题。文章建立的模型考虑了船舶在船长方向上不同的水流流速,提升了船舶操纵模拟的精度,并将其应用到了旗杆咀船闸改造工程中,利用数值模拟与仿真模拟相结合的方式研究了船闸上、下游引航道的通航建筑物的平面布置方案,提出了改善通航条件的方法及平面布置需要注意的事项。     

京杭运河万年闸复线船闸平面布置方案

受一线船闸、桥梁、泄水闸、调水泵站和防洪大堤等已建建筑物的制约,京杭运河万年闸复线船闸的平面布置条件较为复杂。船闸平面布置时结合既有建筑物的限制条件、船闸通航条件、相邻建筑物的安全和正常运行、船闸运行管理、工程协调美观性、施工条件以及工程投资等方面对闸位进行比选,确定最优的船闸闸位方案,在引航道布置时结合设计船型的实际情况和一线船闸引航道的现状条件采用弹性停泊段和共用靠船墩等创新方案,对在工程集中区域布置多线船闸具有借鉴意义。     

基于透空隔流堤布置的上游引航道通航水流条件优化

针对布置于急弯下游的水利枢纽上游引航道停泊段通航水流条件十分复杂的情况,依托某水利枢纽工程开展通航水力学模型试验,探究上游引航道停泊段外接隔流堤的作用,对比分析了不同透空隔流堤长度下停泊段的流场分布。结果表明,上游引航道停泊段外接透空隔流堤,可有效减小停泊段与河道主流间的流速梯度,改善停泊段通航水流条件。随着透空隔流堤长度的增大,停泊段最大纵向及横向流速呈减小趋势;同时,应综合考虑水流条件、工程造价等因素,合理设置隔流堤长度。     

桂平航运枢纽二线船闸平面布置研究

为配合桂平航运枢纽二线船闸工程设计,采用定床物理模型试验和遥控自航船模试验相结合的研究手段,对桂平二线船闸工程布置进行研究,分析和论证设计方案的合理性。通过工程河段水流特性、枢纽调度对上、下游水流条件影响的模型试验,分析了工程河段水流特性,研究了二线船闸上下游引航道口门区和连接段航道通航水流条件和船舶航行条件,修改完善了设计方案,并最终确定了桂平二线船闸合理可行的工程布置方案。     

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。     

西津水利枢纽二线船闸下游引航道右岸支流汇入口消能设施设计

西津水利枢纽二线船闸工程是建设"西江亿吨级黄金水道"的重要举措之一。为研究二线船闸下引航道停泊段右岸西竹坑支流的汇入对二线船闸下引航道内通航水流条件的影响,通过水工模型试验研究在支流沟内布置消能设施对支流入汇口处流速、流态的影响,提出斜向导流坝、消力墩和消力池的工程措施,为类似工程提供借鉴。     

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%。     

大治河西枢纽二线船闸工程总体布置

受已建建筑物、用地指标、外河无锚地、内河有跨河桥梁等因素限制,大治河西枢纽二线船闸工程布置条件较为复杂。通过综合考虑枢纽水流条件、船闸通航条件、设计船型特殊性、停泊条件、相邻建筑物安全及施工条件等方面因素,确定合理的船闸横、纵轴线布置方案,得出合适的闸首、闸室、引航道设计尺度,采取内外引航道非对称布置形式,避免节制闸引排水对船闸通航安全的影响,解决外河无锚地条件下船闸进出闸停泊锚泊需求,实现了节约用地与减轻施工影响的目标。     

孟洲坝枢纽二线船闸上引航道通航水流条件试验研究

通过整体定床物理模型试验和船模通航试验,对孟洲坝枢纽二线船闸上引航道通航水流条件进行研究。结果表明:初步设计方案停泊段及口门区横向流速超标,不满足安全通航要求。采用加长隔流墙并设置透水段等措施对方案进行优化,并提出推荐方案。推荐方案下,口门区通航水流条件得到明显改善,且船模通航试验显示船舶操纵参数未超出规范限值,可满足安全通航要求。     

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。     

渠江风洞子航电工程通航水力学试验研究

渠江风洞子枢纽是以航运为主、结合发电的枢纽工程。本文结合模型试验成果，论述了船闸上、下引航道口门区的通航水流条件、船闸引航道平面布置及泥沙淤积对引航道及口门区通航条件的影响，提出了改善引航道口门区通航水流条件的工程措施。该研究成果已被设计采用。