大水位变幅下省水船闸水位分级研究*

省水船闸通过把总水头进行分级,减小每级工作水头,除节省船闸用水量外,还有利于解决高水头船闸的水力学问题,对我国西部山区河流船闸建设具有很好的适应性。在分析省水船闸运行原理的基础上,研究了理论省水率的计算方法及其随省水池级数、面积的变化规律,总结分析了影响省水船闸水位分级的主要因素。以广西右江百色水利枢纽通航船闸为依托工程,针对船闸上游水位变幅大、设计水头高、工程布置条件及运行方式复杂等特点,计算省水运行时剩余水头的变化规律。从运行水位、省水池级数和面积等方面,提出了省水池布置参数及大水位变幅下的省水船闸水位分级方式,进一步模拟计算不同运行方式下的船闸输水水力指标,论证了水位分级的科学性与合理性。     

南水北调东线分流区通航水流条件及改善措施

采用平面二维水流数学模型,对南水北调东线某工程调水分流区通航水流条件进行了计算分析,提出了改善通航水流条件的方案.计算结果表明,现状条件下分流区通航水流条件不能满足规范要求,方案2通过扩挖金宝河及分流区南侧对回流区和横向流速的改善效果较好,推荐其作为工程改善措施.     

集中输水系统船闸阀门缓变速开启方式的研究

集中输水系统船闸阀门缓变速开启方式可以有效利用阀门廊道断面尺寸进行输水,从而缩短闸室输水时间。文中结合工程试验研究,介绍了其设计原则及初步研究成果。试验表明,20级变速开启的充水时间可较匀速开启缩短15%左右,而闸室船舶的系缆力仍可满足规范要求。     

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。     

分散梯级船闸中间渠道水力特性及关键参数影响研究*

船闸充泄水运行时，分散梯级船闸中间渠道内会产生复杂的水流往复波动，其通航水流条件除了受船闸运行方式影响外，渠道长度、宽度、初始水深以及糙率等参数同样会对其产生重要影响。以分散两级双线船闸带中间渠道布置方案为例，通过建立系列数学模型，对中间渠道内水动力特性，特别是各关键参数的影响规律开展模拟研究。结果表明：1）不同船闸运行方式中间渠道内波动特性相差甚大。2）中间渠道宽度、初始水深的增加能够较好地改善渠道内部水流波动特性，可作为改善中间渠道通航水流条件的有效措施。3）渠道长度的增加不能对水流条件进行有效改善。4）糙率对渠道内各水力指标改善效果不明显，但随渠道糙率增加，渠道内整体水面坡降有所减小。     

高水头大型船闸人字门门库布置

船闸人字门门库布置关系到人字门启闭过程的局部水流结构及水体交换是否通畅,直接影响人字门启闭力及动水阻力矩的大小,对高水头大型船闸尤为重要。通过数学模型分析人字门启闭过程中的局部水流特征,论证门库各项边界条件对动水阻力矩的影响,进而提出高水头大型船闸人字门门库布置技术,给出科学合理的人字门门库体型及特征尺寸,可显著降低人字门启闭初期与末期的动水阻力矩峰值,从而解决高水头大型船闸人字门及启闭设备的设计难题,有利于人字门安全可靠运行。     

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。     

可不设镇静段的船闸集中输水系统研究

在调查分析大量资料的基础上,提出了一种可不设镇静段的新型短廊道输水系统布置型式,并进行了水力计算和物理模型实验研究,研究成果表明:输水系统布置是合理的,各水力特征值满足规范和设计要求,达到了预期的设计目标。该输水系统型式既有集中输水系统工程量较省、施工方便的优点,又具有局部分散输水系统可降低初始波浪力、提高阀门初始开启速度、缩短输水时间及不设镇静段的优点,是一种适合中水头船闸性能较优的输水系统型式。     

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。     

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。