单级省水船闸水级计算和影响因素探讨*

省水池水位高程及工作水头计算是省水船闸水级计算的重要内容,影响因素众多。推导建立了综合船闸总水头、上下游水位变化、省水池数量和面积、剩余水头等因素的单级省水船闸省水池水位和作用水头计算公式。根据公式分析了上下游水位变幅、省水池级数和省水池面积等对省水池水位高程和作用水头的影响。最后结合某60 m单级船闸,计算对比不同方案各级省水池水位和作用水头,提出了合理的水级划分方案。     

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。     

山区河流非溢洪船闸上闸门顶高程确定

对于山区河流上的中低水头渠化枢纽，采用枢纽上游校核高水位加超高确定的非溢洪船闸的上闸门顶高程明显偏高。对中低水头渠化枢纽的特点、开发任务、水库运行方式和枢纽的挡水时段进行分析，通过对不同因素下确定的高程对船闸使用及建设标准的影响分析，提出在确定山区河流中低水头渠化枢纽中非溢洪船闸上闸门顶高程时，宜合理降低基础水位；结合工程实例分析，采取工程附近城市的防洪标准中相应的水位是较为适宜的。     

水位涨落过程中海堤(土石坝)渗流分形分析

渗流问题一直是困扰水工建筑物健康发展的难题。随着建筑物使用年限的增长、运行环境的改变,渗流常常发生在堤防、土石坝中。利用有限元软件对不同水位下的海堤进行数值模拟,将分形理论应用于水位涨落过程渗流数据中,对相同单元节点处渗流产生的总水头H、渗流压力P以及渗流流速v曲线的盒维数进行分析,并通过Matlab编程计算出不同关系曲线对应的分形维数。结果表明:总水头分维D_H,渗流压力分维D_P以及渗流流速分维D_v随水位的变化而变化,且各分维值随水头变化明显与水位涨落成正比。采用分维值表示水位涨落过程中渗流因素是一种简洁、准确、科学可行的方法。     

船闸工作水头统计分析及有关问题的探讨

根据葛洲坝和大源渡枢纽船闸多年的上、下游水位资料,对葛洲坝枢纽船闸的工作水头进行统计分析.分析表明:葛洲坝和大源渡枢纽船闸工作水头均值分别是设计水头值的80%～87%以及70%～79%,由此结论进一步对船闸输水系统设计时水头的选取、船闸的通过能力计算等问题进行探讨,提出了采用某一保证率的水头作为输水系统的设计水头及将修正系数引入船闸通过能力的计算公式等观点,可供船闸工程设计及规范的修订参考.     

新建布尔津县托洪台水电站增效扩容改造工程中动力渠进水闸改造方案的选择

托洪台水电站始建于1987年,于1993年竣工。一期装机容量为2×2,000+1×2,500k W,电站在2003年进行了扩建改造,二期增加2×5,000k W机组,二期扩建后电站最大引用流量82.6m3/s。但是动力渠进水闸未进行改造,现状进水闸孔口尺寸高×宽=3.0×3.9m。过流设计流量82.6m3/s时,进水闸前后水位落差0.93m,过流流量85.2m3/s时,进水闸前后水位落差达1.04m。高水头运行时进水闸水头损失较大,严重影响电站发电水头。年发电量至少损失300万k W·h。     

中低水头渠化枢纽上游设计最低通航水位研究

中低水头渠化枢纽上游设计最低通航水位采用枢纽敞泄时的坝前水位时,容易出现以下问题:船闸上引航道底高程和上门槛底高程较低,不仅墙体断面增大、造价增加,而且容易产生淤积;上、下游引航道口门区流速、流态较差,难以满足船舶安全进出闸的要求。依托部分工程实例,根据枢纽整体水工模型试验成果,通过水文计算,对通航水流条件、通航保证率、工程投资等方面进行比较,分析采用枢纽死水位作为上游设计最低通航水位的合理性。同时,结合枢纽不同运行方式时的回水分析,得出如下结论:渠化河段的上下梯级在死水位运行时的衔接能满足要求,采用枢纽死水位作为上游设计最低通航水位是可行的。     

拉森—钢板止水板桩在工程中的应用

止水板桩通常位于水工建筑物底部，当建筑物地基为土体时，水在水头压力差作用下会从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。根据达赛渗透定律，我们可以发现水在土中的渗透速度与其水头差成正比，而与渗径长度成反比。考虑到水在土体中     

低水头枢纽仿生态鱼道水流条件研究

采用正态1:20整体物理模型为主要研究手段,对低水头枢纽仿生态鱼道进行水力学试验研究。首先通过分析国内鱼道主要过鱼对象,确定了适合国内鱼道的设计流速,而后通过整体物理模型重点研究了枢纽上、下游不同水位差情况下,鱼道内沿程水位、比降及流速等水力要素变化,并对试验结果进行分析,逐步优化了鱼道进鱼口结构型式、鱼道底板高程、鱼道总长度、竖缝宽度及池室个数,得出了适合国内鱼类的低水头航电枢纽仿生态鱼道平面布置方案。     

船闸引航道长波波动对人字闸门的影响

从船闸灌泄水非恒定流对闸室与引航道水力特性的影响出发,通过物理模型试验观测了引航道的波动形态、波动水力特性;探讨了闸首处最大水面升降与最大流量、引航道长度的关系;分析了闸室超高(降)与引航道水面升降对人字闸门的影响.结果表明调平闸室与上下游水位后,人字闸门的内侧(闸室)承受惯性水头,外侧(引航道)承受水面周期升降,人字闸门承受正反水头的作用,该水头呈抵消趋势,所以引航道水面升降有助于反向水头的减小.同时,讨论了惯性超高(降)改善措施、引航道水面波动的利弊及对集中输水系统船闸人字闸门的影响.     

山区河流多级水库联合调度系统模拟研究

对山区河流多级水库以最大化水库群多年平均发电量为目标,依据设定的防洪限制水位作为水库调度的约束条件,采用POA算法对水库群的日调度过程进行模拟,重现水库运行过程。     

宽浅河道低水头水电枢纽口门区通航水流条件研究

根据重力相似准则,采用比尺为1∶100的整体模型,进行某宽浅河道低水头水电枢纽口门区的通航安全性研究。采用ADV三维流速测量系统进行流速测量;采用标准矩形量水堰控制模型流量;采用差动式尾门调节模型水位。由于河道地形及枢纽布置的原因,上游口门区流速过大,下游口门区形成大范围回流。通过扩大河道过流面积,移除下游河道中心连续小岛,增加闸孔等措施,减小下泄水流流速,改善河道整体水流状态;通过加长导航墙,改变导航墙透水面积,优化口门区域地形等措施极大地改善了船闸上下游引航道及口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。     

分散梯级船闸输水时的作用水头和中间渠道断面形式对通航水流条件的影响*

针对分散梯级船闸中间渠道的通航水流条件问题,研究了中间渠道断面形式对其影响。提出了矩形断面与梯形断面中间渠道的作用水头计算公式。采用数学数值模拟的方法研究两种断面形状对船闸通航水流条件的影响。结果表明：1)中间渠道充泄水的船闸作用水头一致,其水位呈现周期性的变化。2）改变中间渠道的断面形式对船闸输水时的流量变化趋势与输水时间影响较小。3）相较于矩形断面,梯形断面的中间渠道可以有效地减小上游船闸泄水过程中的水位变幅、振荡波波高、最大水面坡降和最大纵向流速。研究为分散梯级船闸中间渠道的设计提供了理论支持。     

船闸引航道长波波动对人字闸门影响研究

从船闸灌泄水非恒定流对闸室与引航道水力特性的影响出发，通过物理模型试验观测了引航道的波动形态、波动水力特性；探讨了闸首处最大水面升降与最大流量、引航道长度的关系；分析了闸室超高（降）与引航道水面升降对人字闸门的影响。结果表明调平闸室与上下游水位后，人字闸门的内侧（闸室）承受惯性水头，外侧（引航道）承受水面周期升降，人字闸门承受正反水头的作用，该水头呈抵消趋势，所以引航道水面升降有助于反向水头的减小。同时，讨论了惯性超高（降）改善措施、引航道水面波动的利弊及对集中输水系统船闸人字闸门的影响。     

百色水利枢纽通航设施工程建设方案*

百色水利枢纽最大通航水头为113.80 m,上游库区水位变幅大,下游右江水位变化速率快,航运用水会对枢纽发电效益产生影响,建设通航设施面临高水头通航、节约水资源、降低对已建设施安全与运行影响等技术难题,建设方案应实现高效通航、运行可靠、维护便利、投资经济等多重目标协同效果最优。百色水利枢纽通航设施工程采用船闸与升船机组合方案、升船机与升船机组合方案、单级升船机方案和多级船闸方案进行技术经济比选,推荐船闸与升船机组合方案,其发挥了船闸适应大水位变幅和升船机提升高度大、过闸时间短的技术优势,并对升船机形式进行比选,推荐的船闸与全平衡卷扬式垂直升船机组合方案能够实现高效通航、运行可靠等建设目标。为实现高坝通航提出了新思路,对类似工程建设及规范修编具有积极的借鉴意义。     

径流式枢纽改扩建船闸确定最低通航水位的方法

低水头径流式电站往往为不调节水库。为控制库区淹没线,洪水期常采用预泄腾空库容的方式运行,受洪水流量及持续时间不同的影响,不同时期枢纽运行的低水位变化较大,给确定船闸最低通航水位带来了复杂性。以湘江大源渡航电枢纽新建的二线船闸工程为例,采用综合历时曲线法和瞬时水位持续时间、次数进行分析,结合河段的通航实际情况,确定船闸最低通航水位,可为类似径流式枢纽确定船闸最低通航水位提供借鉴。     

草尾河挖槽河段水位下降及其对上游的影响

挖槽是航道整治的主要措施之一,但挖槽会引起水位下降,给航道通航带来负面影响。为了解水位降落的传递规律,根据洞庭湖草尾河阿弥石至响水坎河段航道全线挖槽的物理模型试验资料,对挖槽所引起的水位下降及其向上游传递规律作了初步分析和论证。     

长沙枢纽枯水期下游超设计低水位运行的影响及对策

长沙枢纽枯水期下游尾水位出现远低于设计最低水位的情况。为了分析其影响和研究对策,采取数据统计分析等方法,从下游低水位以及对应的水头参数对枢纽大坝运行、船闸通航、电站运行的影响进行综合分析,并提出以下对策：大坝原最大工作水头9.3 m提升至11.2 m;通过枢纽短时调度和流域联合调度保障最低生态流量348 m3s;采取“分段、划区、有序、控时、限量”综合管控下游河道采砂;采取 “多孔数,少流量”泄水,定期水下摄像和大坝安全监测确保大坝安全;防止船舶搁浅,采取“先慢后快”方式开启船闸输水阀门,确保浮式系船柱“磕底”时系缆安全,修建3 000吨级三线船闸,确保船闸通航安全;机组在水头7.0 m以下运行,下游水位低于19.55 m时禁止开机,及时进行电站前池清淤,确保电站运行安全。     

乌江银盘水利枢纽省水船闸运行方式研究

乌江银盘省水船闸是我国第一座省水船闸,也是世界上水头最高的省水船闸.利用水量平衡原理,建立了银盘省水船闸运行数学模型,分析了灌、泄水结束后省水池水位与阀门启闭速度及阀门开启提前量的关系,获得了最优的阀门启闭速度和最佳的提前量.分析了提前量与总灌、泄水时间关系,适当增加提前量,可以明显缩短灌、泄水时间.针对不同阀门故障.提出了相应的对策.     

分散式船闸输水系统惯性超高的探讨

以葛洲坝２号船闸为例，对其输泄水过程进行了分析研究，认为在长廓道分散式输水系统的船闸灌泄水过程中存在惯性水头，应当充分利用其对缩短输水时间的有利一面，对由此产生的在灌泄水末期的闸室水位超高和超降应设法加以减小，限制在适当数值，使其对在闸室停泊的船舶不产生危害，减小惯性超高的适宜和有方法是在闸室水面尚未与库水位齐平时，适当提前快速关闭输水阀门。