平陆运河老村河支流入汇段通航水流条件优化*

支流入汇会导致主流局部出现横向流速及明显的水位波动,进而对运河安全通航产生不利影响。天然条件下,老村河汇入口的局部区域横向流速超过相关通航标准的要求,严重影响航道航行安全,因此需要对超标河段进行优化整治。针对汛期泄洪支流对运河通航水流条件的影响,采用重整化群（RNG）k-ε紊流模型开展三维精细数值模拟,对不同洪水流量组合下汇流区的通航条件进行研究。结果表明,原设计方案扩宽流速超标河段后,虽然能有效改善汇流区水流条件,但部分区域横向流速仍然超标。优化方案同时采用下移衔接段、设置导水挡墙和扩宽河道等措施,采用优化方案后,汇流区整体通航条件效果良好,水流、水位条件均能满足船舶安全通航要求。     

葛洲坝水利枢纽大江下游航道水流条件分析

根据葛洲坝水利枢纽大江下游航道开通运用以来实测表面流速流向观测资料，分析江心堤工程建造前后的通航水流条件状况，列出了葛洲坝枢组电站不同下泄流量时若干断面的通航水流条件数据，可以为目前船舶安全航行和下一步确定大江下游航道通航流量标准提供借鉴。     

鄱阳湖水利枢纽航道通航水流条件及优化措施试验研究*

针对鄱阳湖水利枢纽通航水流条件是否满足通航安全要求展开研究,建立鄱阳湖入江水道星子—湖山段物理模型,对鄱阳湖水利枢纽一期围堰阶段现状航道、二期围堰及运营期设计航道各典型工况下的通航水流条件进行试验研究。首先通过物理模型试验验证航道内是否产生不良流态;其次针对航道内出现的不良流态提出相应优化措施并进行方案比选;最后对优化后航道内通航水流条件进行试验验证以确保船舶安全通航。模型试验主要结论：二期围堰及运营期设计航道在大流量工况下存在上游口门区横向流速超标及下游锚地段生成大尺度回流等问题。通过实施调整上游隔流堤形式,航道右侧浅滩开挖,下游锚地段下移等措施后,设计航道各工况下水流条件均满足通航安全要求。     

支流入汇弯曲河段水流运动特性试验研究*

首次对支流与弯曲型干流交汇河段的一般水力学问题进行概化模型试验研究,初步揭示了随着干支流交汇角α和汇流比λ的变化,汇合口河段水面几何形态和纵横比降变化特征、三维流速、水流动力轴线、床面剪切应力等的分布规律,给出了在汇合口下游凹岸一侧出现回流分离区的条件和分离区范围与α和λ的定量关系,并对汇合口河段推移质运动和河床冲淤部位进行了分析,填补了国内外弯道干支流汇合口河段研究的空白,为进一步认识和掌握该类河段水流运动特性奠定了基础。     

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。     

感潮河段支流口门枢纽通航水流条件研究*

界牌水利枢纽位于长江下游感潮河段支流口门,受用地条件限制,距江边较近且开敞布置,枢纽外江侧水流受到非对称涨落潮牵制作用明显,涨潮引水情形下,引航道口门区横流超标。物理模型试验结果表明：延长导流堤仅使得横流发生位置提前,并没有减小横流强度;船闸侧岸壁外扩能提前调整水流,为引航道口门区提供遮蔽环境,从而消弱横流,但受口门区用地条件的限制;而导流堤头部透空可较好地分散横流,改善流态,满足通航水流条件,其中透空段的长度取决于横流的分散效果,整个导航墙的长度取决于停泊区的纵向水流控制条件。     

葛州坝大江下游航道通航水流条件改善措施试验研究

通过模型试验资料分析和船模试验结果,在实体模型上对“W”方案工程前后的整治效果进行了实验研究,并对“W”方案工程进行优化,为决策部门提供科学依据。     

长江口拦门沙河段航道回淤的水流动力环境*

对长江口拦门沙河段航道回淤的水流动力环境进行了研究,结果表明：1）长江口拦门沙河段的水流动力是引起北槽深水航道冲刷的基本动力,在长江口12.5 m深水航道贯通后,航槽内的水流冲刷能力沿程普遍增强;2）径流变化与北槽深水航道回淤无明显关系;3）在长江口拦门沙河段,水流是一种相对稳定的周期性变化动力,洪枯季无明显差别;4）天然情况下长江口拦门沙河段的河床时刻处于一种动态平衡中,决定这种平衡关系的是水流和波浪两种动力,当仅有水流动力作用时,长江口拦门沙河段的河床形态就不再处于平衡状态,主槽将往冲深方向发展。     

平陆运河牛江河下底河入汇方案研究*

支流与干流的交汇区水流流态复杂,而人工开挖运河存在交角大、汇入流量大的特点,对航道通航影响显著,需对支流口实施河道治理工程。针对平陆运河中牛江河、下底河支流汇入运河后入汇河段的干流通航问题,进行入汇河段水流运动特性的研究。基于RNG k - ε紊流模型,采用三维数值模拟方法模拟不同设计工况下支流入汇情况,结果表明原设计方案不满足通航条件。因此,在设计方案基础上提出调整入汇方向、扩大入汇断面的优化措施,显著改善了通航水流条件,达到规范要求。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

景洪升船机下游引航道口门区通航水流条件观测研究*

针对通航建筑物下游引航道口门区复杂流场的现场观测难题,发明了高精度的水流流速、流场测试方法,准确获得不同流量工况下景洪升船机下游引航道口门区的横向、纵向及回流流速,揭示带透水导墙的引航道口门区流场结构特征,为升船机船舶通航安全评价、航路航法优化等通航管理提供重要依据;并将原型观测与模型试验结果进行对比分析,针对通航水流条件模型试验及船舶通航安全评估提出建议,可为相关研究提供参考。     

大藤峡水利枢纽施工期通航水流条件优化布置

大藤峡水利工程施工量大、建设周期长,必须采取措施保障枢纽施工期航道通行安全。针对一期施工导流围堰布置方案建立物理模型,研究该工程措施下明渠通航水流条件及可能造成安全隐患的因素。结果表明：纵向围堰上游头部处挑流引起结构腰部产生缓流区,明渠水体顺流束窄,不利于施工期船舶通航。在削除主槽局部凸滩、头部增设临时导流墙后导流明渠内水流流态明显改善。最大通航流量条件下各测点流速值均小于5.00 m/s;在下泄流量小于1.20万m³/s时,各测点流速值均小于3.00 m/s,满足自航通行要求。导流明渠沿程水面比降较小,最大水面比降为-1.9‰。     

向家坝枢纽非恒定泄流对落锅滩河段航道通航条件的影响

电站日调节非恒定流对下游河道的影响是向家坝工程在运行时需要考虑的主要问题。通过长河段二维非恒定数学模型计算分析向家坝日调节非恒定流对落锅滩河段航道通航水流条件的影响,选取两种典型日调节工况和泄洪工况分析河段内水位、流量、流速等水力因素变化特性。结果表明,两种典型日调节工况下非恒定流传播至落锅滩水位变幅在1. 26～1. 46 m,泄洪工况下水位最大日变幅在2. 05～2. 96 m,非恒定流对河段产生了一定影响,根据目前通航标准来看,4种工况下河段内水力指标均能够达到通航水力指标。建议对坝下非恒定流特征及其对航道、港口码头的影响情况进行原型观测,积累实践经验,为进一步优化电站调度方案和下游航道维护等方面提供依据。     

急弯河段通航水流条件与航道宽度关系研究

急弯河段水流流态复杂,船舶过弯所需的航道宽度要远大于直线段航道宽度,也大于一般的弯区河段航道宽度。根据汉江下游马口滩急弯河段船模航行试验成果,总结分析了船舶在弯道段航行时占用的航宽与水流的关系,表明船舶以大致相同的航速上、下航行通过弯道时,上行时占用的航宽比下行时要小的多。流速或流向角越大,船舶的航迹带宽度越大,占用的航宽也越大。在此基础上建立了马口滩急弯河段航宽计算公式。     

嵌入式船舶导航系统航行轨迹智能控制方法

传统船舶航行轨迹智能控制方法存在控制精准度低的缺点,为此提出嵌入式船舶导航系统航行轨迹智能控制方法。采用双坐标系对船舶航行轨迹模型进行建立,以建立的船舶航行轨迹模型为依据,利用传感器对船舶航行轨迹数据进行采集与处理,通过采集的数据计算船舶航行轨迹偏差,采用船舶航行轨迹控制算法对航行轨迹偏差进行调整,实现了嵌入式船舶导航系统航行轨迹的控制。通过实验可得,提出的嵌入式导航系统航行轨迹智能控制方法控制精准度比传统方法高28%,说明提出的嵌入式导航系统航行轨迹智能控制方法具备极高的有效性。     

瓦村枢纽下游引航道通航水流条件试验研究

为保证船闸口门区有利于通航的良好水流条件,采用整体定床物理模型对瓦村枢纽船闸下引航道及口门区通航水流条件进行研究。试验结果表明:受电站下泄尾水扩散及尾水渠出口右岸边坡挑流的影响,下引航道口门区水流流态较差,纵横向流速明显超标,不满足船舶安全航行要求。探讨了延长导航墙长度、扩挖尾水出口右岸边坡、增设隔流墩等措施对水流条件的影响,经模型方案比选及优化,确定了下引航道布置推荐方案,较好地解决了口门区横流较大的问题,使下引航道及口门区的水流条件满足船舶安全通航要求。     

疏浚管系作业全自动控制系统

针对耙吸挖泥船提高施工效率、减少人工成本和燃油消耗问题,进行疏浚管系作业全自动控制系统的研究。在挖泥船疏浚作业时,由于环境和操作流程复杂,传统的半自动疏浚集成控制系统,在多人操作时,会出现泥浆堵住疏浚管路的问题。设计了疏浚管系闸阀控制器(ADSS)、低浓度排放控制器(ALMO)、自动泥门控制器(ABMC)和高压冲水泵控制器(AJC),来实现疏浚挖泥管系全自动控制系统,提高泥浆流速、降低泥浆浓度,防止泥浆堵管,同时减少人工成本,降低燃油消耗,使耙吸挖泥船挖泥施工效率得到很大的提高。     

上游引航道透空隔流堤布置与通航水流条件优化*

针对急弯下游布设的上游引航道口门区通航水流条件复杂等问题,依托某航电工程通航水力学模型试验,对比分析不同流量和不同隔流堤与导流墙夹角条件下的上游口门区的流场分布,探究隔流堤与导流墙夹角和上游引航道口门区水流条件之间的关系。结果表明,隔流堤可以有效减小上游引航道内与主航道中存在的流速梯度,减小主流对口门区水流的挤压和摩擦,进而减小口门区横流和回流流速,消除不利于通航的流态。隔流堤与导流墙之间夹角存在阈值,当小于该值时,纵向流速和横向流速均随着夹角的增大而减小;进一步增大则会导致部分主流流入,恶化口门区流态。     

龙溪口航电枢纽施工明渠临时通航条件

针对龙溪口航电枢纽工程施工明渠临时通航问题,基于数学模型及实船试验,研究施工明渠局部疏浚淤积后船舶临时通航的水流条件及船舶试航情况。数学模型模拟了施工明渠局部清淤形成的临时航道的水深及流速,均满足船舶安全航行要求。不同吨级船舶装载及空载条件下,试验的实船可安全上下行通过龙溪口施工明渠临时航道,为枢纽建设过程临时航道通航范围及尺度的确定提供依据。     

赣江井冈山航电枢纽船闸下游口门区及连接段通航水流条件试验研究

针对赣江井冈山航电枢纽下游引航道口门区及连接段横流强劲、回流范围广等问题,进行枢纽下游引航道口门区通航水流条件及优化研究。通过建立水工整体定床模型,对隔流墙布置形式进行优化,提出缩短隔流墙并增设透水段、同时透水段向河心侧外挑的优化方案较好地解决了口门区横向流速、回流较大等问题,下游引航道口门区及连接段通航水流条件得到显著改善,经船模试验验证能够满足船舶安全通航要求。