船闸泄水的非恒定流特性及通航安全措施

闸室泄水将导致引航道内生成复杂的水流流态,给船舶停靠及航行造成安全隐患。通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区纵向流速为0.56 m/s,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响。延长泄水阀门开启时间可降低泄流过程中的流量峰值,使得引航道内最大水面比降、最大流速、水面波动幅度有所减小;植物护坡能够有效削减泄水波、船行波能量;空箱结构护岸可以有效降低水流对岸壁的冲击力、削减水波动能,保护航道护岸及人字门;空箱护岸长度越长,水流改善效果越明显。     

运东船闸下游引航道非恒定流模型试验

针对运东船闸扩容工程,通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区水面纵向流速为0.62 ms,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响,下一步应研究合理、可行、有效的工程或非工程措施以改善通航水流条件。     

枢纽下游泄水波传递及对船队航行影响研究

根据已建枢纽非均匀下泄水流的调度和实测资料,采用二维水流数学模型研究模式,结合水流对船舶的阻力计算,研究了泄水渡传递运动规律和对上行船舶的阻滞作用.研究表明:泄水波波锋处产生的附加水面比降和流速与泄水波产生前水面比降和流量以及枢纽下泄流量方式有关,泄水渡传递速度呈沿程递减、波峰逐渐坦化规律.通过对碍航河段采取工程措施减小水流流速以及减小枢纽泄流变化幅度、延长流量增加的调度时间等方法,可减小泄水波尺度,削弱水流对行船的阻滞作用,有效改善船舶上滩条件.     

狭窄连续弯道河段航电枢纽平面布置研究

依托湘江土谷塘航电枢纽工程,采用整体河工模型水流试验与遥控自航船模航行试验相结合的研究手段,对船闸分别位于狭窄连续弯道中的下游反向弯道凸岸和凹岸的2种枢纽平面布置方案,从枢纽泄流能力、船闸通航水流条件、船闸上下游航道平面布置形式、船舶航行条件等多方面进行了对比分析,提出了较合理的枢纽平面布置方案,供其他类似工程参考。     

不同船闸泄水过程限制性中间通航航道流速变化规律

针对船闸泄水非恒定流引起的流速变化,尤其是限制性中间航道内的水力要素与非恒定流流量变换、中间航道尺度之间的关系,依托百色通航枢纽中间限制性航道,通过系统物理模型试验探究船闸非恒定流泄水过程与限制性中间航道内流速变化过程之间的关系。结果表明,船闸流量迅速下泄过程中,消能不充分、下泄流量迅速增加以及有界域边界限制是非恒定流泄水波形成的主要原因,并导致中间航道内流速波动;分段泄水曲线可通过减小泄水峰值达到减小最大流速和最大回流流速的目的;在长中间通航航道受沿程能量消耗的影响,中间渠道下游流速波动远小于上游,该特征在中间渠道水流流态达到平稳后仍存在。     

格宾生态护岸适用性与施工质量控制

格宾护岸因其良好的耐久性、透水性、绿色性，特别适用于地质条件差、水流条件复杂的河岸护坡，但存在施工管控难度大等问题。为研究格宾生态护岸在工程中的适用性及施工质量管理，结合实际施工管理经验，依托典型内河航道整治工程，从技术措施、原材料控制等方面进行重点分析，提出格宾生态护岸施工质量控制要点及控制措施，并成功用于京杭运河施桥船闸至长江口门段航道整治工程，提升了施工质量，提高了施工效率。应用成果可为类似格宾生态护岸施工提供借鉴。     

探究船闸导航建筑物透空形式对通航水流条件的作用

我国部分航道使用已接近60余年,因受到初期建设理念和技术的影响,航道运行中的问题开始凸显。而受限于地形和水利枢纽其它建筑物的影响,较难通过改变建筑物的平面布局来实现对通航水流条件的改善。本文以五强溪水电站船闸下游引航道改造工程为例,就船闸导航建筑物透空形式对通航水流条件的作用进行了详见的阐述,从对工程结构的选型进行了回顾,对船闸导航建筑物透空形式的设计和建设标准进行了分析,将为我国水力枢纽工程的通航水流条件的改善提供参考。     

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%。     

桃源枢纽船闸下游引航道中水期整治技术

桃源枢纽船闸位于江心洲洲尾,中水期枢纽两侧同时泄流,船闸下游引航道及口门区段存在横流和泥沙淤积等碍航问题,有必要通过工程措施予以解决。采用定床水流和定床输沙试验,研究不同中水期整治方案下,船闸下游引航道及口门区的水流泥沙条件。结果表明：1）左侧疏浚区能有效平衡右侧疏浚区的侧向引流作用,疏浚区宽度越宽,河段横向流速和泥沙淤积量越小。相较于直立墙结构,斜坡式石笼坝导墙能够有效避免末端回流的形成,进一步减小口门区横向流速和泥沙淤积。2）沿下游引航道口门区及连接段左侧布置疏浚区,疏浚宽度等于1.5倍引航道宽度,疏浚底高程26.44 m,同时采用斜坡式石笼坝延长左侧导墙200 m,可较好解决中水期河段碍航问题。     

污水处理厂排水口改造对施桥船闸下游引航道通航条件的影响

排水口工程因其持续向航道中注入水流而产生横流,是一种特殊的临河工程,其建设是否科学合理对保障航道及通航安全至关重要。针对施桥船闸下游引航道区域内汤汪污水处理厂排水口改造后通航条件改变的问题,研究排水口工程涉及的航道选址和平面布置,利用MIKE21软件建立模型对航道通航条件等进行分析,提出排水口类工程建设相关建议。结果表明,排水口工程建设会对船闸下游引航道通航条件带来不利影响,通过优化平面布置、降低排水口高程、增大排水口管径等措施可有效降低横流流速,使其满足规范要求。     

水沙条件对护岸工程损毁影响的试验研究*

针对新水沙条件下航道整治建筑物损毁问题,以护岸工程为例,采用概化水槽试验,模拟研究不同水动力强度以及不同挟沙饱和度下护岸工程的冲淤特性。试验结果表明：随着断面平均流速与泥沙起动流速比值（U/Uc）的增大,护岸工程前沿冲刷呈指数形式增大;随着水流含沙量与水流挟沙力比值（S/S*）的增大,护岸工程前沿冲刷呈对数形式减小。当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,护岸前沿冲刷范围及冲刷深度均快速增大。因此,当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,应加强对整治建筑物周边水流流速年际和年内变化的监测。研究结果可为航道整治工程设计及航道整治建筑物维护工作提供技术支撑。     

船闸口门区泄水波风浪波高与船舶横摇

在有关标准规范中对船闸引航道口门区的通航水流条件提出了限值,但有的仅提出了设计原则。为此,收集枢纽泄洪中泄水波对船舶(队)缆绳安全系数的原型观测资料,提出了泄水波波高的建议值;在《内河航区分级规范》提出的不同航区风浪波高范围的基础上,对波高引起船舶摇摆的安全进行初步分析,以供讨论。     

船闸引航道内水面波动的二维数学模型研究

提出船闸引航道内水面波动的二维数学模型,采用二维非恒定流数学模型和船闸灌泄水一维数学模型联解.这一模型考虑了船闸灌泄时水流惯性的影响,较好地模拟了三峡工程上引航道船闸灌水产生的水面波动,同时,给出了水面波动周期和波长的近似计算公式。     

桩基透空式导流屏结构对船闸下游口门区通航的影响

船闸下游引航道口门区水流条件受大坝底孔泄流和泄水闸调峰等影响,易破坏原河道所在区域导流效应,对下游口门区船舶通航不利。提出一种新型导流结构——桩基透空式导流屏,并以五强溪枢纽船闸为例,设计初始及优化两种方案进行水流特性试验和船模试验以测试其工程效果。试验表明该结构形式可较好地改善下游口门区水流条件,且相比于初始方案,优化方案对五强溪枢纽船闸下游口门区水流条件的改善效果更为显著,更利于船舶通航。     

分散梯级船闸中间渠道水力特性及关键参数影响研究*

船闸充泄水运行时，分散梯级船闸中间渠道内会产生复杂的水流往复波动，其通航水流条件除了受船闸运行方式影响外，渠道长度、宽度、初始水深以及糙率等参数同样会对其产生重要影响。以分散两级双线船闸带中间渠道布置方案为例，通过建立系列数学模型，对中间渠道内水动力特性，特别是各关键参数的影响规律开展模拟研究。结果表明：1）不同船闸运行方式中间渠道内波动特性相差甚大。2）中间渠道宽度、初始水深的增加能够较好地改善渠道内部水流波动特性，可作为改善中间渠道通航水流条件的有效措施。3）渠道长度的增加不能对水流条件进行有效改善。4）糙率对渠道内各水力指标改善效果不明显，但随渠道糙率增加，渠道内整体水面坡降有所减小。     

自嵌式挡土墙在长江航道整治工程中的应用

以荆江航道整治工程周天河段新厂高滩守护工程下段混合式护岸中自嵌式挡土墙试验段为依托工程,分析其在长江航道整治中的适应性。经过一个洪水期冲刷后,根据监测数据统计自嵌式挡土墙墙体最大水平位移量小于20 mm,最大沉降量小于15 mm,即自嵌式挡土墙初步适应了长江航道复杂的水流冲刷条件,满足护坡的设计效果,为其在长江航道整治工程中进一步推广应用奠定了基础。     

黄河上游典型崩岸碍航河段航道整治

针对黄河上游河段堤防或护岸崩塌、后退导致河道放宽、航槽淤积问题,进行了崩岸碍航河段航道整治方案研究。采用二维水流数学模型,计算黄河黑峡滩河段崩岸前后航槽内水动力条件变化,并对不同航道整治方案进行分析。结果表明：1）优良河段因崩岸或采砂等因素导致河床形态突变前航槽内水流条件（流速、流态等）改变,可为航道整治方案实施后航槽内通航水流条件提供重要参考。2）根据工程实施后效果观测,利用整治工程适当调整中、枯水的河宽,使挖槽内流速大小接近崩岸前流速,对维持挖槽稳定十分有效。     

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。     

分析关键工程采取有效措施 确保沉井下沉到位

分析张家港船闸下游西侧航道护岸改建工程中的关键分项工程,采取有效措施,保证沉井下沉到位的质量问题。     

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。