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。     

平陆运河与沙坪河交汇河段通航水流条件试验研究*

平陆运河沿线支流众多且支干落差大,支流突发洪水对运河通航水流条件影响较大。选取入汇角度大、支干汇流比大、河底落差大的沙坪河入汇河段为研究对象,采用1  50正态河工模型试验,对沙坪河入汇河段通航水流条件进行系统试验研究。模型试验结果表明,受支流突发较大洪水和支干河底落差较大影响,运河航道内横向流速大且流态紊乱,加之支流口上游铁路桥限制,消能措施布置长度有限,不能达到较好的消能效果。分析认为主要问题在于支流洪水汇入运河后运河横向流速较大,因此治理方案主要解决“调顺水流+消能”的问题。在交汇处布置导流堤、透空消能墩、底部斜向透空式隔流堤,在支流内采取消力池、消力槛等消能措施并进行系列方案对比试验,发现优化方案Ⅲ的通航水流满足通航要求且不会对支流内铁路桥造成影响。     

内河河口建设航电枢纽预评价

在支流入汇河口地区建设航电枢纽既有一般枢纽普遍存在的共性问题，又有支流人汇对于流壅水顶托的影响，这种影响是一个非线形动力学过程。以某河段拟建航电枢纽为例，借助神经网络处理非线形问题的优势，利用实测水文资料作为学习样本，建立了预测枢纽尾水位的BP数学模型。用该模型预测了枢纽三种调水方式下枢纽上、下游的水位落差，评价了枢纽建成后支流入汇对枢纽的出力、泄流能力和通航等方面的影响，为工程设计提供了依据。     

北江清远枢纽三线船闸通航水流条件及优化措施*

北江水运需求增长、航道扩能升级,拟在清远枢纽一、二线船闸基础上新建三线船闸并预留四线船闸建设空间。针对三线船闸左岸建设方案建立平面二维水流数学模型,研究引航道口门区及连接段通航水流条件及存在的问题。结果表明：1）在工况2～4（Q≥5 000 m3/s）,三线船闸上游口门区横流显著,大于0.3 m/s。2）船闸下游大燕河水流入汇直冲航道。工况3中大燕河流量为1 510 m3/s时,汇口处连接段横流超标、通航条件差。3）进一步对船闸方案进行优化试验后,采取上游口门区增设导流墩、下游大燕河口布置导流顺坝和导流墩、拓宽浚深大燕河口的措施,可有效改善横流。     

牡丹江对松花江依兰航电枢纽工程的影响

依兰航电枢纽工程位于松花江"三姓"浅滩下段牡丹江入汇口上游约700 m处,松花江具有典型的平原冲积性河流的特征,牡丹江具有典型的山区河流的水文特征。牡丹江入汇松花江涨水期汇流比为0.235,牡丹江对"三姓"浅滩河段产生顶托壅水影响,落水期汇流比为0.096,"三姓"浅滩河段将产生落水冲刷,两江相异的水流、泥沙、洪峰遭遇特性是影响拟建坝址河段具有涨冲落淤的主要因素。枢纽兴建后改变了该河段水流运动规律,同频率松花江来水条件下,随牡丹江入汇水量的加大,电站尾水位不断升高,枢纽上下游水位差减小,枢纽泄流能力减小,枢纽上游引航道口门区及连接段通航水流条件逐渐改善,下游引航道口门区及连接段通航水流条件逐渐恶化。     

常山江阁底枢纽通航水流条件及方案优化试验研究

常山江阁底枢纽处于“S”形弯曲河段中部,上游引航道处于河道凹岸主槽,下游引航道处于河道下弯道凸岸,引航道口门区及连接段水流条件复杂,流速指标难以满足通航安全要求。针对坝址河段的特点和枢纽设计通航要求,依托180正态枢纽整体水力学模型,研究上下游引航道口门区及连接段的通航水流特性,并提出优化布置方案。结果表明,合理疏浚河道并适当调整引航道航线布置,可改善引航道口门区及连接段的水流条件,使口门区流速指标满足通航要求,实现船舶安全通航和枢纽正常运行。     

平陆运河老村河支流入汇段通航水流条件优化*

支流入汇会导致主流局部出现横向流速及明显的水位波动,进而对运河安全通航产生不利影响。天然条件下,老村河汇入口的局部区域横向流速超过相关通航标准的要求,严重影响航道航行安全,因此需要对超标河段进行优化整治。针对汛期泄洪支流对运河通航水流条件的影响,采用重整化群（RNG）k-ε紊流模型开展三维精细数值模拟,对不同洪水流量组合下汇流区的通航条件进行研究。结果表明,原设计方案扩宽流速超标河段后,虽然能有效改善汇流区水流条件,但部分区域横向流速仍然超标。优化方案同时采用下移衔接段、设置导水挡墙和扩宽河道等措施,采用优化方案后,汇流区整体通航条件效果良好,水流、水位条件均能满足船舶安全通航要求。     

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。     

分汊河段江心洲尾斜流改善的水动力数值模拟

山区河流分汊河段江心洲尾因水流汇合产生斜流,从而出现碍航问题。为揭示江心洲尾斜流对航行安全的影响,在已有的沅水大洑潭航电枢纽物理和船舶模型试验基础上,采用MIKE 21分析航道治理工程前后汇流区的水动力特征和工程改善效果。结果表明:枯水期因右汊来流流速较大且与航线间存在夹角,导致汇流区航线横流超标;在洲尾布置平行于航线的顺坝或导流墩,虽然能有效减小横流影响,但航线横流分布范围增大,流速大小仍超标。结合调整航线、疏浚航道浅区和偏转顺坝与导流墩整体布置角度等多种工程措施,可保证洲尾后航行水流指标基本满足规范要求。     

库区急弯航段船舶通航模拟试验*

采用数学模型和船舶操纵模拟试验的手段，分析库区急弯航道在枢纽低水位运行工况下的碍航特性，研究采用优化航行方案和调整待闸锚地位置等措施改善通航条件。结果表明，利用码头岭急弯段凹岸的大范围缓流区，采用船舶入弯后先沿右岸驶入缓流区，降速转向后出弯驶向下游的航行方案，可显著降低船舶过弯的横移速度和漂移量；将锚地由闸前调整至弯顶缓流区，船舶抛锚靠泊所需的回旋水域明显减小，横移速度仅为0.4m/s，起锚进闸的操纵风险也较低。上述非工程措施对保障库区急弯段的通航安全有积极作用。     

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。     

复杂条件下扩建船闸口门区布置及改善措施

对于已建船闸的水利枢纽,扩建复线船闸可大大提高枢纽的船闸通过能力。由于受到地形、河势、已建枢纽建筑物的影响和制约,扩建船闸工程的外部边界条件往往十分复杂,尤其是口门区通航水流条件。以大源渡航电枢纽二线船闸工程为例,对复杂条件下扩建船闸口门区布置及改善措施进行研究,并提出工程措施与管制措施相结合的方案。该船闸的口门区解决方案,在满足船闸运行要求的前提下,节约工程投资。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

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。     

湘江土谷塘航电枢纽平面布置优化研究

以湘江土谷塘航电枢纽通航技术试验研究成果为基础,根据枢纽船闸引航道口门区连接段为弯道的通航水流条件,对2个平面布置方案从枢纽泄流能力、通航水流条件、船舶航行条件等方面,进行优化方案综合分析比较,提出枢纽平面布置的推荐方案。总结了弯道河段的水流特点,解决此类工程的通航安全问题。     

岷江犍为航电枢纽下引航道口门区通航条件研究

岷江犍为枢纽下引航道口门区及下游连接段河床左高右低,口门区通航水流条件十分复杂。通过整体模型和船模试验,提出了岷江犍为航电枢纽下引航道口门区通航条件的改善措施。研究表明,扩大下游开挖范围、适当保留原始河床、合理调整泄洪(冲沙)闸的开启方式等措施对改善下引航道口门区通航条件是有效的。     

松花江依兰航电枢纽施工期通航条件研究

采用正态物理模型对依兰航电枢纽下坝线施工一期春汛围堰、主围堰及施工二期通航水流条件进行试验研究。经过多方案比较,提出了经济合理的施工期通航工程措施。结果表明:施工一期春汛围堰、主围堰均壅高了上游水位,同时改变了水流流速分布。施工二期船闸及整治工程建成后,船闸试通航期上下游引航道口门区及连接段通航水流条件基本满足要求,洪水期仅下游连接段纵向水流流速偏大。     

枢纽船闸引航道口门区三维水流数值模拟应用研究*

基于平面曲线坐标系、垂向σ坐标系建立了三维水流数学模型。采用控制体积法离散基本方程、交错网格以避免压力的振荡、动水压力校正法进行数值求解。分别采用经典急弯河段水槽试验资料、土谷塘物理模型试验资料对模型进行了验证。验证结果表明,模型能较好地反映弯曲河段三维水流结构特征和船闸引航道口门区的通航水流条件,可为枢纽船闸工程的平面布置方案论证提供技术支撑。     

凌津滩枢纽船闸下游近坝段航道整治研究

沅水梯级渠化最末一级凌津滩枢纽建成后,船闸下游引航道口门以下现行航道弯曲分汊、水浅流急、航道易淤积,船舶进出船闸困难,严重影响枢纽通航功能的发挥;在分析近坝河段航道碍航原因的基础上,通过水流和遥控自航船模、定床输沙物理模型试验,分别对左、右航线不同的工程整治方案进行研究优化;通过综合对比分析,废弃现行左线航道,选择右线开辟新航道,并针对存在的问题提出相关对策。     

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。     

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。