犍为船闸输水反弧门廊道非恒定流水力特性研究*

船闸输水阀门段动水荷载是高水头船闸设计中关键的技术难题。以犍为船闸输水反弧门“平底＋顶部渐扩”的廊道非恒定流常压模型为依托,重点研究阀门段动水压力特性、启闭力特性,动水关闭工况下阀门段廊道水动力荷载、开启速率及作用水头对水动力荷载及启闭力特性的影响。综合分析阀门结构体系、门后动水荷载、启闭力特性、防空化效果等因素,犍为船闸阀门不会发生有害的流激振动。     

犍为船闸阀门防空化措施研究

阀门空化问题是高水头船闸设计中最为关键的技术难题。门楣和底缘空化特别严重时,会引发“声振”,“声振”会导致阀门面板及廊道混凝土剥蚀,严重影响工程安全。依托实际工程研究阀门防空化措施,取得了满意的成果。所采用的研究方法及措施具有普适性,可供相关工程参考借鉴。     

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。     

蓄水初期犍为船闸下引航道及口门区泥沙淤积成因分析

船闸的通航问题至关重要,泥沙淤积严重将会导致航道水深不足,影响通航。针对犍为船闸下引航道及口门区泥沙淤积问题,采用平面二维泥沙模型进行数值模拟,分析泥沙淤积成因,提出改善航道泥沙淤积的措施并加以验证。结果表明,受枢纽下游河床地形及引航道和口门区边界条件影响,形成大范围的回流,泥沙淤积范围和厚度较大;采取改善措施后泥沙淤积量明显减少。     

低热硅酸盐水泥在犍为船闸大体积混凝土中的应用

温度裂缝控制是大体积混凝土应用中需要解决的一个关键问题,结构开裂将会对混凝土的耐久性产生不利影响。为控制大体积混凝土开裂,犍为船闸主要水工建筑物采用低热水泥混凝土进行浇筑,并对实物试样的检验结果、现场采集温度数据及现场混凝土实际效果进行分析。结果表明,各龄期的水化热和混凝土的绝热温升均低于普通水泥,可有效降低混凝土温度应力,减少混凝土开裂风险。低热硅酸盐水泥可较好地应用于船闸工程中的大体积混凝土以解决开裂难题。     

岷江犍为航电枢纽二期围堰施工通航水流条件研究

岷江犍为航电枢纽是岷江港航电综合开发建设任务规划中至关重要的一环，而岷江作为四川大件运输的重要通道，其水上运输意义重大。为保障施工期岷江航道畅通，特别是施工期导流中的二期围堰阶段，采取临时航道通航，对航道布置及航路调整较大。通过水工模型试验及船模试验测定水流流速、流态及船舶航行姿态等相关参数。结果表明，原设计方案在枯水期存在进口处水深不足、在大流量下纵向围堰堤头出现绕流流态的问题，对船舶航行极为不利。根据试验结果提出相应的优化措施，优化后基本消除或改善了上游进口处枯水期碍航及中洪水期围堰堤头绕流流态，使设计航道中游段流速分布整体更为均匀，改善了通航条件，为同类枢纽施工围堰通航提供参考。     

风洞子闸坝调度方式对船闸下引航道口门区通航条件的影响

针对风洞子船闸下引航道口门区及连接段的通航条件,进行闸坝调度运行方式对船闸下引航道口门区及连接段的水流特性的影响研究。采用数学模型,研究风洞子航运枢纽工程闸坝开启不同位置和不同数量时下引航道口门区及连接段的水流条件。结果表明,在相同流量级时开启左岸闸门,下引航道口门区及连接段的水流条件更有利于船舶安全航行;在满足闸孔过流条件时,开启左侧闸门数量越少水流条件更有利于船舶安全航行。     

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。     

犍为船闸重力式闸墙施工期挡水工程措施

岷江犍为航电枢纽施工任务重、时间紧。为缩短施工工期、节省围堰的施工投资、满足枢纽工程整体进度计划及施工期通航要求,需拆除二期二段围堰,并在汛期利用船闸外侧重力式闸墙挡水继续施工。针对汛期利用船闸外闸墙挡水时结构的安全稳定问题,通过对不同挡水部位结构进行复核计算,提出相应的工程措施,满足结构安全稳定要求,确保犍为船闸施工工期并节省工程投资。     

基于多种排挡策略的船闸通过能力仿真研究

传统船闸通过能力的计算基于简单手工排挡得到的主观结果,不能反映船舶随机到闸的动态过程,也未体现出船闸的服务水平。为了全面反映并合理评估船舶随机到闸和船闸运行调度对通过能力的影响,开展船闸通过能力仿真研究。根据航道内船型的比例自动生成船舶随机到达过程,采用最优配比排挡策略和顺序服务排挡策略进行调度,运用两个经典的运筹学模型(二维装箱问题和背包问题)进行过闸船舶的组合和一次过闸总吨位的计算。以此理论为支撑开发了船闸通过能力仿真计算软件,可较好地弥补现有计算方法的不足。