高水头大尺度船闸省水布置与水力计算*

针对高水头大尺度船闸运行水力指标高带来的设计难度大以及船闸本身耗水量大等问题,以水头40米级、闸室尺度280 m×34 m的船闸为例,开展了省水布置方式研究。计算理论省水率,分析阀门运行方式,建立省水船闸输水数学模型,模拟计算了输水水力指标。结果表明,提出的设置3级蓄水池省水布置方式的理论省水率为60%,各项输水最大水力指标比非省水方案降低18%～43%,可简化船闸水力系统设计。     

船闸引航道内的异重流淤积计算*

异重流淤积是引航道的主要淤积之一,其特点是淤积距离长、淤积总量大,如不及时清淤,则会减小通航水深、影响通航安全。在资料有限的条件下,采用已有公式对引航道的异重流淤积量进行初步计算,对认识引航道的淤积特性,制定初步的清淤方案有着重要的意义。在现有异重流淤积计算公式的基础上,提出了考虑异重流清水上升效应的沿程含沙量修正公式。与现有公式相比,其计算结果与实测值更接近,为异重流淤积量计算研究提供新途径。     

弯曲航道水流特性及岸坡稳定性研究*

对某段弯曲航道水流进行三维数值模拟,简要分析了弯道水流特性,并将弯曲航道水流淘刷作用耦合于岸坡稳定性二维数值模拟中,量化水流淘刷对岸坡稳定性的影响,在此基础上计算不同冲刷深度下的岸坡稳定性。结果表明：高水位情况下岸坡受环流淘刷作用的影响更大;冲刷深度越大,岸坡稳定系数越小;当冲刷达到一定程度,岸坡局部发生崩塌从而降低整体稳定性。     

富春江船闸扩建改造工程闸室输水水力特性及优化*

随着我国内河航运的不断发展,以保留老船闸使其兼作新船闸引航渠为方案的船闸扩建改造已成为突破内河通航“瓶颈”的创新性举措,并已成功运用于富春江船闸扩建改造工程。研究成果表明,输水阀门线性全开时,由于老船闸上闸首口门处过水断面较小,新闸室充水时老闸室内水位迅速下降,并在其门槛处产生7.15 m的集中跌落。在满足闸室输水时间的前提下,综合阀门启闭力、振动、空化及闸室惯性超高等特性,提出改造方式下船闸充水阀门分段间歇性开启加动水关闭的优化运行方式,使老闸室门槛处集中跌落降至0.5 m,有效地改善了引航渠内的水流条件。     

船闸平板输水阀门动力优化及流激振动特性分析*

针对船闸大尺寸平板输水阀门的流激振动问题,应用模态试验与有限元数值模拟相结合的分析方法研究阀门的 自振特性,指导阀门结构动力优化设计,通过水弹性模型试验研究阀门的流激振动特性。研究表明：阀门自振频率的试验 值和计算值吻合较好,振型完全一致;结构优化后基频显著提高,已完全脱离了水流脉动的高能区,流激振动响应较小, 不至于产生危害。     

基于云模型的水力式升船机输水系统运行风险分析

水力式升船机以水力代替电力的新型驱动方式,在高坝通航领域具有里程碑意义。为保障水力式升船机安全运行,针对其驱动核心输水系统运行安全进行风险分析。构建水力式升船机输水系统运行风险评估方法的理论体系,剖析输水系统运行原理,阐明输水系统竖井水位差风险特征;基于云模型理论,建立输水系统竖井水位差风险预警指标;依托景洪水力式升船机,预测100米级水力式升船机输水系统竖井水位差风险指标阈值。结果表明,本方法可有效控制由竖井水位差引起的水力式升船机运行风险,将其应用于水力式升船机领域风险预警,能够为水力式升船机的运行风险防控提供决策。     

万安二线船闸输水阀门段空化特性及优化措施

万安二线船闸闸室规模较大,水头较高,水位变幅和水力指标均居世界已建单级船闸前列,若不采取有效措施,阀门段空化振动现象将较为突出。通过万安二线船闸输水阀门恒定流减压模型试验,对该船闸阀门段空化性态和临界空化数进行观测研究,并根据阀门后"顶部渐扩+底部突扩"的廊道体型,提出阀门门楣自然通气和跌坎强迫通气的联合通气方法改善阀门空化条件的措施,解决了水头达32.5 m的万安二线船闸阀门段空化难题。     

三峡升船机145 m水位上游对接厢内水面波动特性实船试验研究*

与其他升船机相比，三峡升船机具有上游通航水位变幅大的特点，同时还受三峡五级双线船闸充水影响。通过4条不同船型、尺度、排水量的船舶13个航次的实船试验，获取了三峡升船机上游145 m水位下，上游水位变化对船厢对接过程的影响，主要内容为船厢水面波动及变化特性，为三峡升船机过机船舶技术要求的制定提供了重要依据。研究发现，当上游水位在145～150 m时，受双线船闸充水影响，升船机上游引航道水位变化对船厢上游对接影响明显加剧，且易导致船厢水深不足，影响升船机及船舶安全。     

向家坝升船机船舶吃水控制标准原型观测分析及应用实践*

向家坝升船机投入试通航后,由于金沙江下游河段实际航行的1 000吨级船舶与升船机设计过机船舶主尺度匹配性差,船舶过机装载率较低。为进一步提高升船机通过能力及船舶运输经济效益,开展船舶过机吃水原型观测分析,逐步放开船舶过机吃水控制标准非常必要。通过大量过机船舶不同吃水、航速的进出厢试验原型观测,对影响过机船舶吃水控制标准的航道水位变幅、船厢水深变化,进出船厢航速、下沉量等因素进行系统的分析研究。结果表明,向家坝升船机过机船舶吃水提升至2.4 m,依然有30 cm以上的防触底安全富余量,满足船舶安全过机要求。     

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。