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.     

导流墩对急弯河道下游口门区水流条件的改善作用

针对口门区通航水流条件影响船舶航行安全的问题，根据急弯河道下游口门区特征建立概化数值模型，从导流墩数量、布置角度和相对间距3个因素对船闸下游口门区通航水流条件的影响展开研究。依托位于急弯河道的航电枢纽建立二维数学模型，对导流墩布置规律进行验证。研究结果表明，合理布置导流墩可以较大程度改善口门区水流条件，适当增加导流墩数量且当导流墩间距与长度等长时通航水流改善效果较强。导流墩布置方向与航线平行时，水流条件较优。     

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。     

水利枢纽通航水流条件研究综述

对水利枢纽船闸引航道及口门区通航水流条件进行研究,阐述了引航道非恒定流及口门区斜向流等不利流态的形成、影响因素及船舶安全航行要求的限值。归纳、总结了相应的工程和非工程改善措施,最后提出了进一步研究的问题。     

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。     

导流墩改善船闸引航道口门区水流条件试验研究

对顺直河段船闸下游引航道口门区在无、有导流墩情况下的水流条件进行了概化试验研究,认为导流墩是削弱口门区回流、减小横向流速的有效工程措施。     

船闸口门区不良流态改善措施

水利枢纽船闸上、下游引航道口门区的通航水流条件是制约枢纽通航能力的关键因素之一。基于船闸口门区不良流态的形成机理,结合口门区水流条件安全通航标准,阐述口门区不良流态的形成因素及改善措施,对枢纽口门区水流条件的研究进行展望。     

弯曲河段下游引航道口门区通航水流条件研究

弯曲河段船闸下游引航道既受弯道水流的制约,又受河床变宽产生的弯曲水流的影响,口门区附近回流与斜向流强度大、范围广,水流条件差,难以满足船舶安全通行要求。依据流体力学原理和水流运动规律,结合弯道河段河势变化特征,提出在引航道外侧的口门区附近设置挑流墩和采用实体与透空导航墙相结合的工程措施,并通过模型试验的验证,证明本方法能够较好地调整水流流向、构建缓流水域,从根本上消除弯曲河道中船闸下引航道口门区的斜向流和回流,改善通航水流条件,确保船舶安全过闸。     

大洑潭已建船闸下游航道通航水流条件改善措施研究

已建大洑潭船闸位于分汊河段江心洲侧。针对船闸下游引航道口门区斜流及回流较大、洲尾两汊汇流区斜流较大、船舶无法安全通航的问题,提出改善措施,并采用1∶80正态整体水工物理模型,对各整治方案进行验证。结果表明,推荐的适当延长船闸下游导航墙长度、洲尾新建顺坝的整治措施可以有效改善船闸下游通航水流条件。     

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。     

乌江银盘船闸枯水期实船试航研究*

为检验新建银盘船闸枯水期通航条件,对船闸的通航设施、下游引航道以及实船试航进行了同步观测。结果表明,引航道口门区水流条件基本满足船闸规范要求,但通航设施设计存在缺陷,导致过闸时间偏长。试验还发现,由于电站尾水直冲下引航道口门区域,汛期水流条件不容乐观。在提出复核阀门开启方式等措施的同时,建议选择适当的乌江洪水流量进行观测试验。     

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。     

钱塘江中上游山区河流挖入式港池布置及进出港通航水流条件

钱塘江中上游山区河流岸线资源有限,为提高岸线利用率,拟布置挖入式港池。针对河道流量大、流速快、港池口门通航水流条件差等问题,通过物理模型及船模试验,对山区河流挖入式港池的布置和通航水流条件进行研究。结果表明,从通航角度考虑,港池轴线与水流方向的夹角宜尽可能小,港池内制动段最大回流流速不宜超过0. 40 ms,口门区内的最大回流流速不宜超过0. 50 ms,最大横向流速不宜超过0. 80 ms。     

基于动量守恒定律的船闸口门区船舶安全通航条件研究

现行规范是以船闸引航道口门区通航水流条件作为船舶能否安全进出口门区的判别标准。通过调查研究,船舶进出船闸是否安全仅考虑口门区通航水流条件是不全面的,还应考虑船舶在该区域本身的运动特征。基于动量守恒定律并考虑水流对船舶的作用,分析船舶为维持安全所形成的航行运动特征,并通过通航水流条件和船舶航行条件的模型试验,对比研究两者的关系,提出了基于动量守恒定律的口门区船舶安全通航条件判定方法。结果表明,采用水流条件试验结果求得的口门区船舶安全通航最小临界速度判定船舶通航的安全性是合理可行的。     

导航堤淹没式开孔对引航道通航水流条件的影响

导航堤开孔是改善口门区通航水流条件常见的工程措施,但开孔的同时加大了引航道内的流速,对船舶在引航道内航行和停泊构成影响。采用概化物理模型试验,研究了导航堤不同开孔位置、开孔率和不同孔口淹没水深条件下对口门区和引航道内通航水流条件的影响,结合国内外的有关研究成果,提出了开孔的布置原则,为工程设计提供参考。     

三峡船闸下游口门区流态及其改善措施的研究

本文依据三峡船闸下游口门区水流条件的模型试验结果,分析了口门区的水流特性,回流机理以及影响回流强度的各种因素,并提出改善口门区水流条件的有效措施。结合水流和船模试验结果,还对有关通航标准进行了探讨。     

宽浅河道低水头水电枢纽口门区通航水流条件研究

根据重力相似准则,采用比尺为1∶100的整体模型,进行某宽浅河道低水头水电枢纽口门区的通航安全性研究。采用ADV三维流速测量系统进行流速测量;采用标准矩形量水堰控制模型流量;采用差动式尾门调节模型水位。由于河道地形及枢纽布置的原因,上游口门区流速过大,下游口门区形成大范围回流。通过扩大河道过流面积,移除下游河道中心连续小岛,增加闸孔等措施,减小下泄水流流速,改善河道整体水流状态;通过加长导航墙,改变导航墙透水面积,优化口门区域地形等措施极大地改善了船闸上下游引航道及口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。     

泄水闸调度方式对凸岸船闸通航水流条件影响的试验研究

针对弯曲河段航运枢纽船闸上游口门区出现大范围回流漩涡、引航道存在斜向流等不良流态的工程问题,采用正态整体水工物理模型试验的方法,对泄水闸不同调度方式对凸岸船闸上游引航道及口门区通航水流条件的影响进行研究。结果表明:对于船闸建在凸岸的航运枢纽,泄水闸开启远端闸门的调度方式可有效减弱口门区回流尺度及引航道斜向流强度,以保证通航安全。