中水头船闸输水系统优化试验研究

以某船闸改建工程为背景,通过建立1:30船闸输水系统整体物理模型,研究中水头闸底长廊道侧支孔船闸输水系统优化布置方案。模型试验表明,设计方案下的船闸输水系统存在输水效率低、闸室横向水流分布不均及进水口出现串状吸气旋涡三方面影响船闸输水系统安全、高效运行的问题。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,提出通过增大输水廊道尺度、沟通闸室两侧主廊道及消除上游引航道与进水口之间的高程突变的优化措施,有效提高了船闸的输水效率、改善了船闸进水口及闸室内水流条件。经过优化后的船闸输水系统可以满足规范、设计要求,各输水水力特性指标均达到预期的设计目标和要求。     

灵璧船闸输水系统布置及水力计算

灵璧船闸是新汴河复航工程中的重要节点,其规模较大、水力指标较高。根据新汴河复航工程的特点及船闸总体布置,按照《船闸输水系统设计规范》要求,研究确定了灵璧船闸采用短廊道集中输水系统形式,计算了输水阀门处廊道断面的面积,提出了具体的输水系统布置,确定输水阀门开启方式,并采用船闸输水过程数学模型计算闸室输水水力特性。研究成果表明：提出的输水系统布置和确定的输水阀门开启方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求,能够达到预期的设计目标。     

并列双线船闸单侧闸墙长廊道输水系统布置及水力学模型试验研究

长洲三线四线船闸为目前国内规模最大的单级船闸。针对其并列布置方案,提出单侧闸墙主廊道闸底横支廊道的输水系统形式。通过水力计算分析及1∶32的水工模型试验研究,提出输水系统的具体布置,确定船闸不同运行方式下的阀门开启方式,得到输水过程的相关水力特性,解决了单侧闸墙廊道布置下闸室水流分布不均的问题。研究表明:提出的输水系统布置是合理可行的,各水力特征值均满足规范和设计要求,且输水系统布置于两线船闸之间,便于管理,减小了工程量,并可减少船闸耗水量。研究成果可为巨型船闸设计及船闸节水研究提供借鉴。     

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。     

中水头巨型船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水动力学研究*

闸墙长廊道侧支孔输水系统,因其相对于集中输水系统更优的水流条件以及相对其他分散输水系统更简单的结构和更低的建设维护成本,而广泛应用于中水头大型船闸中。近年来,湘江航运干线设计和建设了４座中水头巨型船闸,该输水系统能否满足巨型船闸高输水能量下的船闸自身与过闸船舶安全要求需要加以研究论证。本文以大源渡二线船闸为例,通过1:30物理模型试验,对其闸室船舶停泊条件、输水水力特性及引航道水流条件进行研究。结果表明：在推荐的消能布置和阀门开启方式下,各项指标均能满足规范和设计要求。     

犍为船闸输水系统布置

犍为船闸是岷江高等级航道的重要节点工程,其有效尺度220 m×34 m×4.5 m（长×宽×门槛水深）,设计水头19 m。结合枢纽总体布置,按照规范要求,研究确定犍为船闸采用闸墙长廊道、闸底横支廊道的分散输水系统形式,并经水力学计算及模型试验验证。结果表明,输水系统的布置和阀门开启方式合理,闸室泊稳条件以及上下游进、出水口的水流条件良好,满足船闸灌泄水时的水流条件及输水系统安全运转要求,达到预期目标。     

广西桂江巴江口水利枢纽船闸水工模型试验研究

在昭平船闸对槛下两区段分散输水系统的设计、研究及运行经验基础上,设计了巴江口船闸输水系统的关键尺寸及布置型式.1：20整体物理模型试验研究表明：巴江口船闸输水系统的布置与设计整体上是合理的,各输水水力特征的设计值与模型试验值非常吻合,达到了预期的设计目标.     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

嘉陵江沙溪船闸输水系统布置研究

根据《船闸输水系统设计规范》的规定和嘉陵江沙溪船闸的特点,确定输水系统型式采用闸墙长廊道侧支孔输水系统。通过分析船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统的特点及其发展概况,总结了国内部分采用闸墙长廊道侧支孔输水系统的船闸特征尺寸,采用水力计算及对比分析的方法,确定了阀门处廊道断面尺寸,提出了具体的输水系统布置,确定了流量系数及输水阀门开启方式。采用船闸输水过程数学模型计算了闸室输水水力特性。研究成果表明,输水系统布置是合理的,提出的输水系统布置及各部位尺寸适合沙溪船闸的具体条件,各输水水力特征值满足规范和设计要求,能够达到预期的设计目标。这种闸墙长廊道侧支孔输水布置是一种适用于具有重力式闸墙结构的中水头船闸性能较优的输水系统型式。     

唐河水台子枢纽船闸输水系统研究

中等水头船闸的输水系统通常根据相关规范及同类工程经验,兼顾考虑输水效率及船闸基础,对分散输水系统和集中输水系统进行技术经济论证。结合水台子船闸工程的特点及船闸相关设计规范,对输水系统型式进行了研究和比选;通过调查分析大量基础资料并结合物模试验,设计确定了水台子船闸工程采用具有局部分散效果的集中输水方案,方案相比传统集中输水方案闸室内可不设镇静段且输水时间相对较短,相比分散输水方案更节省工程量及投资。模型试验表明,设计的输水系统水力特性满足设计与规范要求。     

龙溪口航电枢纽工程船闸输水系统设计

龙溪口航电枢纽工程的主要开发任务为畅通岷江航运通道，船闸作为该枢纽的唯一航运设施，是岷江通道畅通中的重要一环，故输水系统作为该船闸核心的组成部分，其重要性不言而喻。针对该船闸输水规模较大、水力指标要求较高的问题，对船闸进行水力学计算分析以及单体物理模型试验研究。结果表明，龙溪口航电枢纽船闸输水系统设计采用闸墙长廊道侧支孔输水形式是合理的，满足设计规范要求；闸室灌泄水时水流条件及阀门开启方式满足船舶安全通行需要。     

白马枢纽省水船闸布置及输水水力特性初步分析

绣江复航工程白马枢纽船闸若按常规单级船闸设计,枯水期天然来流量小于船闸正常运行平均耗水量,不能满足船舶过闸用水需求。参照国内外研究成果和经验,提出带两级开敞式省水池的省水船闸和输水系统的布置方案。建立一维数学模型,经不同阀门启闭方式的输水水力指标计算和初步分析,得到较为合理的阀门启闭方式组合、省水率及闸室水力特性。结果表明,按照计算分析得到的较优阀门启闭组合方式运行,输水时间控制在12 min以内,省水率不小于49%,所提出的省水船闸布置方案可有效解决枯水期正常运行水量不足的问题。     

引江济汉通航工程高石碑船闸输水系统布置

根据引江济汉通航工程特点及船闸总体布置,按照《船闸输水系统设计规范》的要求,研究确定了高石碑船闸不设镇静段的短廊道集中输水系统形式,计算了输水阀门处廊道断面的面积及输水系统特征尺寸,并进行了输水水力计算。水力计算结果表明:设计的船闸输水系统输水水力特性达到了预期的目标,确定的输水阀门开启方式合理,采用的双明沟消能布置适合高石碑船闸没有帷墙的工程特点。     

赣江万安二线船闸输水系统水力学模型试验研究

万安二线船闸工作水头和一次输水过程能量均居世界单级船闸前列,输水系统设计直接关系到工程设计成败。根据《船闸输水系统设计规范》和类似工程经验,结合水力计算,设计优化了适合万安二线船闸的闸墙主廊道、闸室中部垂直立体分流、闸底四纵支廊道两区段出水、明沟消能的输水系统形式。通过比尺为1∶30的整体物理模型试验,研究了所设计输水系统的水力特性。成果表明:万安二线船闸所采用的输水系统整体设计是合理可行的,输水时间、船舶停泊条件、进出水口及引航道水流条件等各项水力指标均满足设计和规范要求。     

帷墙格栅消能室在瓯江外雄船闸中的应用

根据瓯江内河航道规划,已建的外雄船闸过闸船舶由300 t提升到500 t。提出采用设置帷墙格栅消能室对船闸进行改造,在不改变船闸主体结构的条件下满足500 t船舶停泊安全和闸室有效长度不足的问题,在此基础上开展了1:20的船闸输水系统物理模型试验。研究结果表明：在船闸短廊道输水系统中设置帷墙格栅消能室的形式,不仅能缩短镇静段长度,而且能显著改善闸室内流态,使输水时间、船舶停泊条件均满足设计和规范要求,是一种适用于集中输水系统的消能工布置形式。     

泗阳三线船闸输水系统的设计

在中低水头船闸采用局部分散输水系统,既具有结构工程量比分散输水形式少的优点,又具备分散输水系统水流条件好、确保船舶在闸室内的泊稳条件、拜优于其他集中输水系统指标的一些特点,能降低工程造价.在不延长输水时间的情况下,可以有效地减少船闸灌水时闸室内产生较大的波浪力,从而使闸室不设镇静段、提高船闸通过能力,具有较好的经济效益和社会效益.局部分散输水系统对船闸输水系统设计方案提出了新的形式.可为<船闸输水系统设计规范>的修订完善作出补充,为类似工程设计参考.     

船闸短廊道和三角门门缝联合输水的水力计算

结合依托的船闸工程,提出了短廊道和三角门门缝联合输水的水力计算方法,并通过对输水系统的水力计算分析,确定了阀门处廊道断面尺寸,提出了具体的输水系统布置,确定了输水阀门的开启方式。建立了短廊道和三角门门缝联合输水的输水过程数学模型,并采用该数学模型计算了船闸输水水力特性。水力特性计算结果表明,进行输水系统布置时,将短廊道和三角门门缝分开考虑进行计算分析是合适的,各项水力特征值满足设计和规范要求,并且该输水方式可提高船闸运行效率。