犍为船闸输水廊道体形比选试验研究*

阀门空化问题是高水头船闸设计中最为关键的技术难题。结合国内外船闸研究及运行经验,在阀门埋深相同的前提下,阀门段廊道体形是影响阀门段空化特性的主要因素,亟需进行不同廊道体形的非恒定流特性研究。依托实际工程,开展模型试验进行 “底扩顶扩廊道体形+反弧门”与“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”的对比研究,通过阀门廊道段动水载荷特性及阀门启闭力特性等各项指标的综合对比得出,前者更适合于高水头船闸,但该廊道形式工程量较大,体形复杂,施工要求较高,后期检修维护较困难。综合各种因素,犍为船闸选用“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”方案。     

船闸闸室横支廊道布置及水流特性研究

船闸闸墙长廊道闸室中部横支廊道输水系统可以较好地适应中高水头、闸室尺度大及闸室长宽比小等船闸特点,但如何使闸室纵、横向水流分布均匀一直是此类型输水系统需要解决的关键技术难题。本文针对闸室中部横支廊道群及单根横支廊道,分别建立了两座不同比尺的局部物理模型,重点从横支廊道进口布置、首末端断面面积比、侧支孔尺寸特征、消能方式等方面,研究了横支廊道布置及水流分布特性,提出了相关布置要点及一般布置原则,并通过整体模型船舶系缆力试验验证了闸室停泊条件。结果表明,提出的闸室中部横支廊道布置是合适的,充水时闸室纵横向水流分布基本均匀,船舶系缆力满足规范要求。     

三峡船闸4.5 m吃水大长宽比船舶同步移舶过闸实船试验*

为进一步挖掘三峡船闸的通过能力，提出4.5 m吃水大长宽比船舶同步移舶技术。通过系统性的实船试验，从船舶停泊安全和航行安全两方面探讨该技术的可行性。结果表明，船舶系缆力在船舶制动停靠、闸室充泄水、人字门开启3个典型时段均超过了200 kN，系缆力与船舶排水量、闸室惯性超高（降）和初始水深密切相关，系缆方式对系缆力无明显影响；基于实测数据建立的下沉量公式预测，4.5 m吃水大长宽比船舶同步移舶航速小于1 m/s时不存在触底风险；大型船舶的停泊安全是制约进一步挖潜三峡船闸通过能力的关键问题，船舶的航行安全不是控制因素。     

龙滩第二级升船机船舶出厢过程水力特性综合研究*

龙滩水电站通航建筑物为两级带中间渠道的垂直升船机，设计船型为1 000吨级机动驳。通过物理模型试验的方法，进行船舶出龙滩第二级升船机船厢的试验，研究船舶出厢过程中船厢内水面波动、船舶下沉量、对接锁定机构荷载等水力特性。研究结果表明：从升船机对接安全和船舶航行安全角度出发，为满足最大吃水为2.4 m的1 000吨级船舶过机，船厢设计水深3.5 m，船舶出厢航速应≤0.7 m/s。     

基于多因素的船闸输水系统选型方法

输水系统选型一直是船闸设计最为关注的问题,针对目前船闸输水系统,选型主要考虑设计水头H和输水时间T带来的偏差。从输水系统消能机理出发,综合船闸设计水头、输水时间、闸室平面尺度、初始水位深等因素影响,在传统判别指标m基础上,引入了2个无量纲的单位面积能量指标mL和mc。在此基础上,通过统计分析123座不同规模船闸输水系统选型指标,应用灰色系统理论,建立了指标m、mL、mc与船闸输水系统形式的关系。最后,应用建立的输水系统选型模型计算13座典型船闸的输水系统形式,并与现行规范对比分析。结果表明:该方法可以量化输水系统选型结果,采用该方法选择的输水系统形式准确度高、具有很好的实用价值。     

三峡升船机下游引航道非恒定流波动特性试验研究*

通过1:80的三峡枢纽及下游引航道整体物理模型研究了典型的大坝泄洪、电站调峰、船闸泄水及其叠加工况下的升船机下游引航道非恒定流波动特性。结果表明：三峡枢纽下游引航道内的水位波动是引航道波流运动和两坝间流量差引起的河道涨、落水长波耦合叠加的结果。枢纽进行百年一遇洪水调节时升船机下闸首水位波动最大小时变幅061 m/h。当大坝泄洪单次调节流量小于2 000 m3/s时,升船机下闸首水位波动小时变幅小于042 m/h。电站调峰运行时,升船机引航道水位波动首波幅值随流量变幅和变率的增大而增大,最大小时变幅则取决于流量变幅和两坝间净流量大小。船闸双线同时泄水时升船机下闸首水位最大小时变幅018 m/h,基本不影响升船机运行。     

S形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区通航水流条件研究*

以老口枢纽为例,分析S形弯曲河段上低水头闸坝枢纽引航道上、下游口门区水流特点,通过整体物理模型试验及自航船模验证试验,提出改善水流条件的具体措施。研究结果表明：通过修改上下引航道隔墙形式、局部地形开挖、岸坡回填、增设潜丁坝,以及调整凸岸岸线等措施,调整了引航道中心线位置并缩小引航道中心线与河道主流流向交角,减弱及消除了上下游引航道及口门区存在的回流、挑流及隔墙堤头的绕流等不利流态,有效改善了老口枢纽的通航水流条件,为S形弯曲河段低水头闸坝枢纽设计提供参考。     

下水式升船机船厢底缘形式研究*

通过比尺为1:20的船厢出入水过程概化物理模型,对下水式升船机船厢主体底缘形式进行系统研究,探讨不同底缘形式的船厢对出入水过程船厢池水面波动、吸附力、拍击力及附加水动力荷载的影响。研究表明：船厢底缘角度的增大可有效降低船厢出水吸附力与入水拍击力,同时考虑到船厢底缘角度的增大会引起船厢质量的增加,提出船厢底缘较优角度为4°。     

下水式升船机船厢入水过程三维数值模拟技术*

船厢出入水过程产生的附加水动力荷载是下水式升船机发展需要解决的一个突出问题。采用VOF模型和κ-ε湍流模型,结合动网格技术建立三维数学模型,对下水式升船机船厢入水过程的水动力学特性进行模拟。研究表明：该模型具有较好的精确性和稳定性,可以用于模拟船厢入水后船池内部产生的复杂水流运动。应用该模型分析构皮滩第三级垂直升船机船厢不同入水速度下船池内部水流波动特性以及流场分布特征,计算结果与物理模型试验结果吻合较好。     

中国大型升船机研究进展*

回顾了近年来中国在升船机领域所取得的研究进展。首先介绍了具有自主知识产权的新型水力式升船机在基础理论及输水阀门防空化、船厢抗倾覆等方面的最新研究成果,该形式升船机的收敛稳定性通过原型观测得到充分验证。其次介绍了中国特有的船厢下水式升船机水动力学及运行安全关键技术、传统升船机安保措施上的创新技术。此外对大型升船机水动力学基础研究、升船机三维数值模拟技术等方面的成果做了总结。