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。     

船闸水力学研究的回顾与展望

将天津水运工程科学研究所建所30年来,在通航船闸水力学方面的试验研究成果,包括船闸输水系统布置、船闸防咸、船闸中间渠道和船闸基础理论作一总结性的回顾。同时,对船闸的研究水平、发展趋势和前景作一展望。     

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。     

带中间渠道船闸运转方式的试验研究

带中间渠道的分散梯级船闸是高坝通航建筑物的布置型式之一,它具有调度灵活、通过能力大等特点。但其上下级船闸采用不同运转方式时,所产生的非恒定流水流条件十分复杂,严重时将影响船舶(队)停泊和航行条件,还会对船闸运转及人字闸门产生不利影响。通过1:40的水工概化模型试验,对断面为规则的矩形中间渠道进行了上下级船闸单独、同时与错时灌泄水3种运转方式渠道内的水力特性研究,否定了船闸同时运转方式;对渠长2 000 m和1 400 m在特定条件下的船闸错时运转方式,找出了最佳错开时间;对3种运转方式的水力要素进行综合对比后,最终推荐采用先泄后灌运转方式。     

牛岐船闸通航水流条件受电站发电影响的分析研究

由于牛岐船闸和电站共用引水渠道,电站发电势必产生对船舶进出闸不利的水流条件,本文应用通过二维水流数学模型试验手段,分析研究引水渠道的水流条件对船舶进出闸安全的影响,并结合牛岐船闸复航工程实际情况,提出能较好改善引水渠道的水流条件的工程措施.     

三峡水利枢纽通航水流条件水工模型试验研究成果简介

本文对连续式和分散式两类船闸引航道口门区及分散区船闸中间渠道内的水流动力特性及影响船舶航行和停泊的主要因素进行了研究。提出了改善通航水流条件的措施和优化布置方案。     

船闸输水长时间稳定流研究

为了满足船舶航行和停泊条件,用改变阀门操作规律的方法,使船闸输水不稳定流量变为长时间稳定流量。给出梯形流量过程线情况下阀门开启面积变化等计算公式。本文研究结论应用于船闸中间渠道试验中,得到了满意的效果。此外,反弧形阀门试验表明,由于将最大流量减为较小的稳定流量,对阀门工作条件也有利。     

百色水利枢纽通航设施工程省水船闸选型方案

广西百色水利枢纽通航设施工程率先采用“省水船闸+升船机+辅助船闸”组合式通航建筑物总体布置方案,其省水船闸带两级独立梯形断面省水池,省水率可达55%。介绍百色水利枢纽通航设施工程通航建筑物形式选择,阐述采用“省水船闸+升船机+辅助船闸”组合方案后,船闸下泄水流进入中间渠道后引起的升船机上游水位波动情况,以及全平衡式升船机在对接过程中对于水位变化的要求。为解决水位波动对升船机安全运行的影响问题,提出非省水船闸+泄水外排方案与省水船闸方案,并对两方案进行技术经济对比分析,最终确定采用省水船闸方案。     

长三角感潮河段通闸新途径的探讨

随着长三角感潮河段船闸船舶量的迅猛增加,研究新型口门船闸布置与运行方案很有必要。结合南通船闸的运行特点及存在问题,经研究提出了新的船闸布置方案,即在现船闸下游适当的位置增设一个闸首,使现船闸具有3个闸首、2个闸室及2个引航道,提出了新的通闸运行方案和新船闸方案的主要技术要求。     

船闸门槛水深研究进展

船闸门槛水深是船闸规模确定的重要参数之一。文章介绍了国内外对于船闸(升船机)门槛水深的相关规定,总结了国内外船闸(升船机)允许通过船舶最大吃水的相关研究,分析了船闸门槛水深的构成,提出了船闸门槛水深确定的建议和计算方法。     

引航道与河流主航道的夹角对通航条件影响试验

分析总结了山区河流通航建筑物引航道与河流主航道夹角形成的因素。通过概化物理模型和船模航行试验,研究了船闸布置在弯道凸岸以及引航道与河道斜交布置2种条件下,引航道与河流主航道不同夹角时,口门区和连接段的通航条件。试验表明,当船闸布置在弯道凸岸附近,河道流速为1.5～2.0 m/s时,转弯夹角宜小于20°;当引航道与河道斜向布置,河道流速为1.5 m/s时,夹角宜小于等于25°,当河道流速为2.0～2.5 m/s时,夹角宜小于等于20°。     

狭窄连续弯道河段航电枢纽平面布置研究

依托湘江土谷塘航电枢纽工程,采用整体河工模型水流试验与遥控自航船模航行试验相结合的研究手段,对船闸分别位于狭窄连续弯道中的下游反向弯道凸岸和凹岸的2种枢纽平面布置方案,从枢纽泄流能力、船闸通航水流条件、船闸上下游航道平面布置形式、船舶航行条件等多方面进行了对比分析,提出了较合理的枢纽平面布置方案,供其他类似工程参考。     

韩江东溪船闸通航水流条件优化试验研究

潮州供水枢纽东溪水闸段呈"C"形弯曲河道特点,新建船闸布置于弯道凸岸,上下游引航道中心线与河道交角较大。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。结果表明:通过降低通航标准、优化航线、开挖与调整凸岸岸线等措施,减小了引航道中心线与河道主流流向交角,减弱了上、下游引航道及口门区存在的横向流速、回流等不利流态;有效改善了东溪船闸的通航水流条件,为"C"形弯曲河段船闸布置提供参考。     

船闸引航道内水面波动的二维数学模型研究

提出船闸引航道内水面波动的二维数学模型,采用二维非恒定流数学模型和船闸灌泄水一维数学模型联解.这一模型考虑了船闸灌泄时水流惯性的影响,较好地模拟了三峡工程上引航道船闸灌水产生的水面波动,同时,给出了水面波动周期和波长的近似计算公式。     

那吉航运枢纽左岸船闸通航水流条件试验研究

根据那吉航运枢纽左岸船闸布置方案上下游口门区及连接段通航水流条件试验成果 ,阐述了引航道口门区不同布置方案的通航水流条件 ,分析了影响船闸布置和通航水流条件的因素 ,提出了使船闸上下游引航道口门区水流条件满足通航要求的改善措施。     

泄水闸调度方式对凸岸船闸通航水流条件影响的试验研究

针对弯曲河段航运枢纽船闸上游口门区出现大范围回流漩涡、引航道存在斜向流等不良流态的工程问题,采用正态整体水工物理模型试验的方法,对泄水闸不同调度方式对凸岸船闸上游引航道及口门区通航水流条件的影响进行研究。结果表明:对于船闸建在凸岸的航运枢纽,泄水闸开启远端闸门的调度方式可有效减弱口门区回流尺度及引航道斜向流强度,以保证通航安全。     

船闸口门区泄水波风浪波高与船舶横摇

在有关标准规范中对船闸引航道口门区的通航水流条件提出了限值,但有的仅提出了设计原则。为此,收集枢纽泄洪中泄水波对船舶(队)缆绳安全系数的原型观测资料,提出了泄水波波高的建议值;在《内河航区分级规范》提出的不同航区风浪波高范围的基础上,对波高引起船舶摇摆的安全进行初步分析,以供讨论。     

三峡工程下游引航道通航水流条件试验

三峡工程枢纽泄洪产生水面波动和船闸泄水产生非恒定流,对下游引航道通航条件,尤其是对升船机的运行构成影响。泄洪在口门区及连接段产生的斜流对通航的影响很大,采用斜流的特征值并结合船模航行的斜流效应特征值,有效地分析了口门区及连接段的通航水流条件。采取修改航线措施对改善斜流影响有一定的效果。     

长洲水利枢纽四线船闸引航道通航水流条件数值模拟

长洲水利枢纽3、4线船闸拟并列建于现有1、2线船闸右侧,并共用引航道。采用平面二维水流数学模型,对四线船闸充泄水时的上、下游引航道和口门区通航水流条件进行了计算分析。结果表明:引航道内纵向流速、口门区横流以及船闸闸前的惯性水头超标是影响船闸安全运行的主要因素;上游3、4线船闸充水,对1、2线船闸的影响不大,但下游3、4线船闸泄水,对1、2线船闸的影响较大;1、2线船闸充泄水对3、4线船闸影响不大;多数正常运行工况下,3、4线船闸不能同时充泄水,在上游正常蓄水位20.6 m、下游设计最低通航水位3.32 m条件下,3、4线船闸需采用相互输水方式运行。     

三峡双线船闸灌水引航道内波动叠加的数学模型计算

文章采用理论分析和数值计算的方法,结合三峡水利枢纽上游引航道,研究了船闸灌水引航道非恒定流的波动特性和改善措施,得到了三峡船闸灌水组合运转的最不利情况和减小波高的方法。