船闸平面形态突变对泄洪影响的数值模拟

岷江龙溪口航电枢纽工程中船闸与泄洪闸相邻布置，上闸首和闸室外墙结构断面不同导致船闸平面形态发生突变，泄洪时突扩区域将出现大范围回流、乱流等恶劣流态，影响枢纽泄洪。通过建立平面二维数学模型，计算闸室外墙前趾布置导墙前后的流场分布，结果显示：回流长度约为突扩宽度的2倍，按此范围布置导墙可基本消除回流，曲线形导墙能够使纵向流速等值线呈均匀递减分布，流态优化效果较好。     

上游引航道透空隔流堤布置与通航水流条件优化*

针对急弯下游布设的上游引航道口门区通航水流条件复杂等问题，依托某航电工程通航水力学模型试验，对比分析不同流量和不同隔流堤与导流墙夹角条件下的上游口门区的流场分布，探究隔流堤与导流墙夹角和上游引航道口门区水流条件之间的关系。结果表明，隔流堤可以有效减小上游引航道内与主航道中存在的流速梯度，减小主流对口门区水流的挤压和摩擦，进而减小口门区横流和回流流速，消除不利于通航的流态。隔流堤与导流墙之间夹角存在阈值，当小于该值时，纵向流速和横向流速均随着夹角的增大而减小；进一步增大则会导致部分主流流入，恶化口门区流态。     

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.     

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。     

基于下游引航道口门区流态的隔流墙结构形式优化措施

船闸外侧水流受枢纽下泄不稳定流的影响较大，为解决流速、流态对船舶航行的不利影响，维持引航道水流条件，分析下游引航道不稳定水流的成因，结合近年来建成的隔流墙布置方式和结构形式，通过平面布置、模型试验、资料统计分析等方法，探讨了实体墙、隔流墩、透水孔墙等诸多结构形式对水流条件的影响，研究提出多种引航道隔流墙结构布置形式和优化措施方案。     

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%。     

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。     

导流墩改善口门区水流条件机理研究

船闸引航道口门区是船舶进出船闸的＂咽喉＂,受特殊边界条件的影响,该区域内产生有斜流、横流及回流等不良流态,对船舶安全航行造成很大影响。文中从理论上分析了口门区内不良流态对船舶航行的影响关系及导流墩削弱口门区内斜流和回流、改善通航水流条件的机理。结果表明,导流墩或导流墩与其他工程措施的结合应用是改善口门区水流条件的有效工程措施。     

大角度弯道河流通航水流条件研究

依托红花枢纽二线船闸工程项目,采用整体水工模型方案,对大角度弯道水流情况下改善通航水流条件、优化枢纽运行方式等进行研究。结果表明:在枢纽上游水流极其复杂,口门区出现漩涡、泡漩等恶劣水流情况下,可以通过设置导流坝、局部整平以及调整隔流堤长度来调整水流;下游口门区水流可以通过优化枢纽运行方式来调整。     

感潮河段支流口门枢纽通航水流条件研究*

界牌水利枢纽位于长江下游感潮河段支流口门,受用地条件限制,距江边较近且开敞布置,枢纽外江侧水流受到非对称涨落潮牵制作用明显,涨潮引水情形下,引航道口门区横流超标。物理模型试验结果表明：延长导流堤仅使得横流发生位置提前,并没有减小横流强度;船闸侧岸壁外扩能提前调整水流,为引航道口门区提供遮蔽环境,从而消弱横流,但受口门区用地条件的限制;而导流堤头部透空可较好地分散横流,改善流态,满足通航水流条件,其中透空段的长度取决于横流的分散效果,整个导航墙的长度取决于停泊区的纵向水流控制条件。     

湘江近尾洲二线船闸下游引航道口门区通航水流条件改善措施

湘江近尾洲枢纽二线船闸为升级改造工程,位置和轴线没有选择余地,下游引航道口门区的通航水流条件只能依靠优化开闸方式或修建导流墩来改善。采用1∶100定床正态河工物理模型试验,在充分认识常规开闸泄流方式下游引航道口门区水流条件的基础上,通过多种开闸泄流方式的组合试验以及导流墩布置数量、间距、角度等优化试验,提出常规开闸+边孔补流的泄流方式,或布设单墩长度20 m、走向与航线平行、间距20 m的3个导流墩,均可将通航流量提高到2 a一遇洪水标准。     

麻石船闸改扩建工程下引航道优化布置数值模拟

融江麻石船闸改扩建工程下引航道位于右岸,规划航线偏向河心,下泄洪水斜冲引航道,造成口门区通航条件十分复杂。采取规划航线向右岸侧偏移、布置隔流堤、增加导流墩和改变导流墩轴向角等措施提出3个优化布置方案。建立麻石枢纽下游河道的整体二维水流模型开展仿真模拟,分析比较各个优化方案的口门区的通航水流条件,得出满足通航安全指标的最优布置方案。     

嘉陵江利泽航运枢纽施工期三期通航及施工截流试验

为了保证利泽航运枢纽修建阶段航道能够保证基本的安全通航功能,根据利泽航运枢纽工程施工导截流1：100正态定床物理模型试验的成果,从流速、流态、通航流量以及航行路线等角度分析施工导流期三期的通航水流条件以及围堰截流试验情况,并得出截流时不同龙口宽度的计算参数。结果表明,提出的施工三期导流围堰方案所得出的试验结果在流速、流态等水流条件方面均可较好地解决本枢纽工程的施工期通航问题。     

风光枢纽扩建船闸上游口门区通航水流条件试验研究

口门区水流条件的好坏直接影响航运的安全。针对风光枢纽扩建船闸上游口门区及连接段横向流速大、水流条件差等问题,开展风光枢纽段模型试验,将上游口门区导航墙长度缩短40 m,将导流墩间距调整至5 m,数量由4个增加到7个,最下游导流墩末端与导航墙的间距为7 m。试验表明：导航墙缩短使得口门区距离上游河道弯断的距离增加,导流墩间距缩小使墩间透水量减少,水流条件明显改善,满足规范要求。船模航行试验表明最大通航流量Q10%=6 077 m3/s,船模可以安全平稳地通过船闸,操纵参数满足规范要求。     

船闸引航道隔流墙的布置

引航道布置是船闸总体设计的重要内容,也是船闸设计成败的关键。在天然河流上建设船闸,在船闸与泄水建筑物或电站之间通常设置隔流墙,将引航道水域与通过枢纽的水流隔开,形成引航道内有利的水流条件。从船闸引航道隔流墙布置的角度,强调对于不同的口门区位置,应采用不同的通航水流条件判别标准,并分析隔流墙的长度和位置在掩护引航道、抑制横流等方面的作用。最后介绍石虎塘枢纽船闸布置的案例。     

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。     

“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。     

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。     

多线船闸下游极低通航水位通航水流条件试验研究

红花多线船闸下游通航水位较低时,受河道地形影响,口门区出现大范围斜流和横流,严重威胁航运安全。采用1100整体水工模型及自航船模试验,根据低通航水位水流特点,提出并论证大区域疏深挖槽导流、降低碍航段沙洲高程、延长隔流堤长度与洼地回填制造隔流带等综合措施,有效降低了口门区纵、横向流速和回流流速。经验证,优化措施不仅可满足下游低水位的通航要求,还可以提高船闸的最大通航流量,提高船闸通航效率。船模试验结果表明,船舶操纵参数均在要求范围内。研究结果可供相关枢纽工程参考。     

新型桩基导流屏改善船闸下游口门区通航条件效果分析

五强溪枢纽船闸下游引航道口门区碍航问题一直是制约沅水高等级航道畅通的瓶颈。采用定床水流物理模型试验手段,分析河段现状通航水流条件及碍航特性。在桩基透空式隔流堤改善方案的基础上,提出了改善口门区通航条件的桩基导流屏方案,即通过阻挡和疏导水流相结合的方式来削弱口门区的斜向水流。方案实施前后试验成果对比表明,桩基导流屏对改善口门区斜流碍航具有较好的效果。