船闸输水阀门运行工艺现场测试优化

通过高水头船闸输水阀门运行工艺优化，改善闸室内船舶停泊条件及输水廊道阀门段水流条件，这是解决过闸船舶大型化导致系缆力超过设计值等问题的重要技术方法。结合某大型船闸输水阀门运行实例，通过动水关(开)阀开度调整、动水关阀剩余水头等不同工况的输水阀门运行工艺，开展水力学现场测试，选定充泄水时间、惯性超高(降)均满足设计及规范要求的充泄水阀门优化运行工艺。现场测试表明：采用推荐的输水阀门运行工艺，可有效地改善闸室内船舶停泊及输水廊道水力学条件，双边充水时船舶最大系缆力比现状工况降低近39.3%,人字门开启时船舶最大系缆力比现状工况降低近59%。     

西津二线船闸阀门段空化特性及抑制效果

针对船闸阀门段空化问题,以新建的西津二线船闸为例开展原型观测研究,观测表明：充泄水阀门采用设计阶段阀门模型推荐的门楣体型,原型中实现了门楣自然通气,充泄水阀门双边开启最大通气量分别为0.11、0.17 m³/s。门楣通气抑制阀门段空化效果显著,整个阀门开启阶段,闸顶未听见不通气存在的明显的空化泡溃灭声及雷鸣声;与不通气相比,门楣通气后充泄水阀门双边开启过程中空化噪声强度平均降低60%、82%;充泄水过程中,闸顶声级计在开阀期间所采集的平均噪声分别为68、79 dB;门楣通气后,阀门吊杆振动得到明显改善。防空化措施能够有效保护阀门及阀门段廊道免受空蚀侵害,保障船闸安全高效运行。     

万安枢纽二线船闸输水系统阀门后廊道选型

万安枢纽二线船闸设计最大水头为32.5 m，针对该高水头船闸输水系统阀门后廊道体型问题，比选研究顶部渐扩＋平底和顶部突扩＋底部突扩两种方案。采用水工整体模型试验和阀门廊道非恒定流常压试验的方法，从闸室充泄水水力特性、水流流态及均匀性、压力特性影响等方面比选。结果显示顶部突扩＋底部突扩廊道在缩短输水时间、改善主廊道和进水口流态、减小下检修门槽压力脉动及空化等方面均优于顶部渐扩＋平底廊道。     

高水头船闸阀后突扩体升坎形式优化

针对船闸输水阀门后突扩廊道的水力学问题,以银盘船闸为依托,建立比尺为1∶10的泄水阀门段物理模型,对突扩体升坎形式进行优化。通过非恒定流物理模型试验,对比研究了6种突扩廊道升坎形式的动水压力特性,探讨升坎形式对突扩廊道水动力荷载特性的影响,并提出了最优升坎形式。研究成果对高水头船闸阀门段廊道体形的优化设计具有一定的指导意义,可为其提供理论依据和技术支撑。     

闸墙长廊道侧支孔船闸阀门运行方式优化试验研究

船闸阀门开启时间对闸室通航效率、输水廊道压力和闸室停泊条件等产生影响,针对阀门运行方式优化问题,采用物理模型试验对船闸进水口水位、阀门段输水廊道压力特性、闸室和下引航道内船舶系缆力等水力特性进行分析,结果表明：闸室和下引航道内前横、后横和纵向3个方向的船舶系缆力均随阀门开启时间增大而减小,且纵向船舶系缆力大于横向船舶系缆力。随着阀门开启时间增加,充水时阀门段输水廊道压力先减小后增大,泄水时则逐渐增大。综合考虑当阀门开启时间为6 min时船闸整体运行效果较好,该成果可为实际船闸运行提供技术支撑。     

红岩子船闸输水系统优化设计

船闸侧墙廊道闸室明沟消能工布置及消能效果的优劣,直接影响闸室内船舶所受系缆力大小及停泊安全。依托红岩子船闸输水系统水工模型试验研究,探讨筛孔式消能工及通过增加顶盖板优化设计的方案在中高水头分散式输水船闸中的应用效果,通过测定闸室充、泄水水力特性,输水廊道压力及船舶停泊条件等各项指标,发现优化设计方案在船舶停泊条件方面具备更优的性能,同时提出船闸阀门开启方式的运行方案。     

七星墩船闸输水系统布置及优化

七星墩船闸是北江上延工程武江航道的重要节点工程，其有效尺度为190 m×23 m×4.5 m(长×宽×门槛水深),设计水头7.5 m。结合枢纽总体布置，按照规范要求，确定船闸采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统形式。输水系统模型试验表明，原设计方案的船闸输水系统存在泄水阀门后廊道压力偏低、进水口可见持续的吸气型漩涡、出水口附近局部壅高等不良水力现象。综合研究船闸整体及输水系统布置形式，并结合试验各项水力特性指标，提出将船闸泄水阀门段降低、进水口格栅布置优化、出水口处消力槛调整等优化措施。优化后的船闸输水系统各输水水力特性指标均达到预期目标和要求。     

60米级省水船闸输水阀门段空化特性及防空化措施

通过恒定流减压箱模型试验,针对60米级省水船闸充、泄水阀门段的空化特性进行研究。明确了阀门段空化源,计算不同开度的空化数,获得空化范围、空化形态和空化强度,并提出掺气减蚀的防空化措施,推荐了合理的掺气量。试验结果表明,采用阀门门楣自然通气能抑制门楣及底缘空化、采用阀后突扩体跌坎强迫通气措施能充分抑制跌坎和升坎空化,两项通气措施相结合能够有效解决60米级省水船闸充、泄水阀门段的空化问题。     

旁海船闸阀门水力特性与防空化技术研究*

旁海船闸输水阀门采用平板阀门形式,其工作水头达23.0 m,阀门顶初始淹没水深仅7.5 m,阀门水力学问题是该船闸水力设计较为关键的技术难题。通过物理模型试验研究,提出突扩廊道体型,优化阀门门体结构和门槽体型,探讨阀门段水力特性和空化特性。研究表明,在优化阀门门体结构和门槽形式的基础上,通过突扩廊道体型、门楣自然通气保护（必备措施）和跌坎强迫通气保护（储备措施）可有效解决该船闸平板阀门空化问题。     

景洪水力式升船机水力驱动系统设计

水力驱动系统是水力式升船机的核心,其设计的优劣直接影响升船机的提升效率与运行安全。依托景洪水力式升船机工程,通过水力驱动系统充泄水过程非恒定流数值仿真分析,提出水力驱动系统合理的布置与结构设计、阀门变速开启方式;通过物理模型试验对输水管路进行水力优化,提出增加顺直段长度和连通廊道以提高竖井水位的同步性;在此基础上,综合考虑多方面因素,给出景洪升船机水力驱动系统的进出水口、输水管路、竖井等详细设计,可为该类型升船机的水力驱动系统设计提供借鉴。     

草街船闸廊道顶掺气对提高廊道压力研究

本文结合嘉陵江草街船闸水力学模型试验研究成果,阐述了在阀门以不同速率开启的过程中阀门后廊道压力的变化情况,并重点研究了阀门后廊道突扩体顶通气对减小廊道压力,防止廊道发生空蚀、空化的作用,其成果可供类似船闸解决空蚀空化问题提供借鉴和参考。     

柳江红花二线船闸阀门段廊道压力特性三维数值模拟*

工作阀门是船闸输水系统的咽喉，其性能直接影响船闸的安全高效运行。依托柳江红花二线船闸工程，建立了输水系统整体和阀门段廊道局部三维数学模型，通过对比闸室水位、输水流量及阀门段廊道非恒定压力过程线得出，相比局部三维模型，构建的整体三维模型能较好地模拟阀门后廊道压力变化过程。针对充水过程双边阀门连续开启和单边阀门连续开启进行计算发现，在满足设计输水时间的最不利工况下，阀门后廊道顶部未出现负压现象。计算方法可为船闸阀门水力学数值模拟借鉴参考，模拟成果可对类似工程的安全运行提供技术支撑。     

涪江富金坝船闸输水型式研究

根据涪江富金坝船闸闸底长廊道顶缝出水的模型试验成果，分析了该输水系统的沿程阻力、闸室充泄水条件、闸室的停泊条件。     

水力式升船机泄水阀门掺气减蚀措施

针对某水力式升船机调试阶段出现的输水阀门空化和振动问题,通过比尺为1∶10.667的阀门段常压及减压恒定流水力学物理模型,对水力式升船机高水头泄水阀门流量系数、阀后空化形态及特性进行了研究,在此基础上提出掺气减免泄水阀门段空化的工程措施。通过减压试验验证每只阀门掺气量0.1 m~3/s后,阀门段空化噪声基本消除、振动下降明显,掺气措施减免和抑制空化效果显著。     

瓯江三溪口船闸输水系统布置及水力学模型试验

三溪口船闸设计水力指标较高,闸室为非标准闸室,输水系统布置受限制因素较多,采用集中输水系统的难度较大。分析了不同消能方式的特点,提出了适合该船闸的格栅帷墙消能室与消力池相结合的消能布置形式,计算了输水系统各部位的尺寸及具体布置;通过1∶20的物理模型试验研究,得到了输水水力特性、闸室流速分布、闸室船舶停泊条件、廊道压力特性以及进出水口水流条件,并提出了相关改善措施,确定了充、泄水阀门开启方式、闸室镇静段长度及下闸首消能室内的挑流坎尺寸。提出的输水系统布置及消能工形式较好地适应了三溪口船闸的工程特点,解决了相关输水系统布置难题,试验成果满足规范及设计要求。     

葛洲坝船闸输水廊道平板检修门漏水原因及对策

船闸输水廊道是完成闸室充泄水的主要设备设施。为满足船闸排干检修需要,葛洲坝船闸在输水廊道设有平板检修门,落放后可以临时挡水,再通过抽排水实现闸室或阀门井的排干检修。因此,平板检修门落放后的止水效果异常重要,它直接关系到船闸停航检修时间。以葛洲坝船闸输水廊道平板检修门落放后的漏水问题为研究对象,分析导致漏水的原因,提出门体落放及工艺改进建议和措施,为今后门体的改造、落放及检测工艺改进等提供参考。     

高水头船闸阀门段廊道水流阻力特性试验研究

通过试验深入研究了反弧形阀门门厚及廊道水流雷诺数对阀门段廊道水流阻力特性的影响,研究表明:1)存在临界雷诺数,当廊道水流雷诺数大于临界值时,阀门段廊道阻力系数变化缓慢并趋于稳定,当廊道水流雷诺数小于临界值时,阀门段廊道阻力系数变化迅速;2)小开度时,阀门相对厚度越大,阀门段廊道阻力系数越小,大开度时,阀门相对厚度越大,阀门段廊道阻力系数越大;3)全开时,当廊道水流雷诺数大于6×105时,阀门厚度变化对阀门段廊道阻力系数的影响甚微.     

景洪水力式升船机承船厢充放水运行流程设计

水力式升船机是高坝通航建筑物,其电气控制系统的正确和快速反应极为重要。以景洪水力式升船机的驱动系统和承船厢系统为例,采用充、泄水阀门和承船厢的上、下游卧倒门的自动化控制流程,通过升降承船厢实现厢内自动快速充放水,此方法已在景洪升船机取得成功应用。     

贵港二线船闸泄水阀门体型研究*

贵港船闸是西江航运干线的咽喉,航运地位十分重要。通过建立比尺为1:15的泄水阀门非恒定流常压模型,对6种动水关门事故工况条件下贵港船闸泄水阀门3种体型的动水启闭力特性进行了系列研究,获得阀门底缘形式、阀门下游侧面板是否封闭对动水启闭力的影响规律：阀门下游侧面板不封闭将使下游河道水位的波动直接传播到阀门门井中,导致阀门启闭力反复波动;当阀门底缘朝下时,底缘斜面压力小,底缘受力主要表现为下吸力,因此对应开门过程启门力大、闭门过程闭门力小;阀门底缘朝上,底缘斜面压力大,底缘受力主要表现为上托力,因此对应开门过程启门力小、闭门过程闭门力大,采用底缘朝上型阀门时,应考虑阀门配重。     

碾盘山船闸输水系统设计与试验研究

碾盘山船闸等级为Ⅲ级,最大设计水头14.2 m,属于中水头大型船闸,根据类似工程相关经验,船闸采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统,推荐阀门开启时间为6 min,输水系统以及阀门开启时间选用是否合理直接影响水流及船舶停泊条件。通过水力特性计算并结合1:15物理模型,对输水系统水力特性、廊道压力、闸室停泊条件进行分析。结果表明,碾盘山船闸采用闸墙长廊道侧支孔输水系统是合理的,设计的阀门开启时间下各项输水水力特征指标均能满足设计和规范要求。