构皮滩通航设施第一级中间渠道水力学观测与实船试验

依托乌江构皮滩通航工程，开展了含长距离通航隧洞中间渠道的水力学观测与实船试验，揭示了中间渠道波动传播时空变化规律及船舶航行特性。观测表明：中间渠道波动传播速度约5.0～6.8 m/s,波幅与水面宽度呈反比，中间渠道两端的水面波动最大，通航隧洞内次之，大型渡槽交汇区波动最小；在中间渠道船厢卧倒门启闭产生的波幅在2 cm内，船舶正常航行产生的最大波幅约10 cm以内，主要波动周期为120～160 s,水面波动对船舶航行富余水深影响不大；船舶在中间渠道正常航行速度达到了设计指标，最大下沉量发生于船舶出厢连续加速阶段，实测上行和下行最大下沉量分别约25和13 cm,船舶在中间渠道内航行下沉量约10 cm以内，富余水深较大，通航隧洞断面设计总体合理。     

构皮滩通航建筑物中间渠道船舶航行特性试验研究

中间渠道船舶航行特性与通航建筑物通航效率和船舶航行安全息息相关。利用牵引船模缩尺试验，研究构皮滩水电站通航建筑物中间渠道内船舶上下行过程中的航行特性，分析了不同航速下船舶的升沉特性，基于试验结果拟合了船舶在中间渠道内最大下沉量与航速、渠道水下面积、船舶舯断面水面以下部分面积以及初始水深的关系，建立了可准确预测船舶最大下沉量的无量纲公式。研究结果表明：1)相同航速下，船舶出船厢下沉量远大于进厢，船舶出厢过程是船舶下沉量的控制工况；2)中间渠道断面系数小于3.0时，断面系数变化对船舶下沉量影响较为明显，且断面系数越小对船舶下沉量影响越显著；中间渠道断面系数大于4.0后，断面系数增大对船舶下沉量的影响迅速减小。     

构皮滩升船机中间渠道通航隧洞和渡槽的尺度研究

构皮滩水电站通航建筑物采用带二级中间渠道的三级垂直升船机方案,其中第一级中间渠道由单线通航隧洞、渡槽、明渠及错船段组成。采用水工物理模型和船模试验,对第一级中间渠道的航行水力条件、单线通航隧洞和渡槽的尺度进行了系列研究。结果表明,船舶航行阻力、下沉量和渠道内水位波动随着船舶航速的增大而增大,一定航速条件下,渠道内还将产生横波,对船舶航行安全影响较大,应避免;错船段和单线渠道的连接应平顺,并应注意船舶从单线渠道航行至错船段时,因阻力减小,造成航速突然增大的影响。试验提出了不同航速条件下的单线通航渠道合理尺度,优化了错船段的位置,建议单线渠道宽采用18 m,水深不小于3.0 m,船舶航速小于等于1.2 m/s。     

湘江株洲航电枢纽二线船闸建设对一线船闸通航条件影响研究*

采用正态物理模型研究湘江株洲航电枢纽扩建二线船闸工程对一线船闸通航条件的影响。分析工程前一线船闸通航水流条件,二线船闸建设对原有边界条件的改变,工程后一线船闸上下游引航道口门区及连接段航道的横、纵向流速等水力参数变化规律,以及口门区现有导流建筑物对新建工程的适应性等。结果表明,二线船闸建设使得一线船闸通航水流条件稍有恶化,但水流条件的改变对船舶航行条件影响不大,工程前后船舶进出一线船闸的航行条件基本一致。     

百色升船机中间渠道内船舶航速与渠道尺度分析及航行条件试验

百色水利枢纽通航建筑物采用带中间渠道的2级垂直升船机方案,第一级升船机设计最大提升高度为25.2 m,第二级升船机设计最大提升高度为88.8 m,中间渠道总长约2.2 km,渠道内双向过船。通过对升船机运转方式的分析和船舶过闸时间的计算,为保障升船机的通过能力,中间渠道中船舶的平均航速应大于1.5 m/s,综合物理模型试验结果,建议百色中间渠道内的船舶航速取2.0~2.5 m/s。     

龙滩第二级升船机船舶出厢过程水力特性综合研究*

龙滩水电站通航建筑物为两级带中间渠道的垂直升船机,设计船型为1 000吨级机动驳。通过物理模型试验的方法,进行船舶出龙滩第二级升船机船厢的试验,研究船舶出厢过程中船厢内水面波动、船舶下沉量、对接锁定机构荷载等水力特性。研究结果表明：从升船机对接安全和船舶航行安全角度出发,为满足最大吃水为2.4 m的1 000吨级船舶过机,船厢设计水深3.5 m,船舶出厢航速应≤0.7 m/s。     

弯曲河道上引航道口门区通航条件研究

枢纽通航建筑物一般要求布置在顺直、稳定、开阔的河段,弯曲河道因其水流三维性对船舶安全航行影响大,通航建筑物布置在弯道,引航道口门区水流条件复杂。通过整体模型及自航船模试验,研究了上游引航道口门宽度、导流堤及外引航墙的长度、开孔引流等工程措施对上引航道口门区通航条件的影响,提出了合理的上引航道布置方式及运行措施。     

基于动量守恒定律的船闸口门区船舶安全通航条件研究

现行规范是以船闸引航道口门区通航水流条件作为船舶能否安全进出口门区的判别标准。通过调查研究,船舶进出船闸是否安全仅考虑口门区通航水流条件是不全面的,还应考虑船舶在该区域本身的运动特征。基于动量守恒定律并考虑水流对船舶的作用,分析船舶为维持安全所形成的航行运动特征,并通过通航水流条件和船舶航行条件的模型试验,对比研究两者的关系,提出了基于动量守恒定律的口门区船舶安全通航条件判定方法。结果表明,采用水流条件试验结果求得的口门区船舶安全通航最小临界速度判定船舶通航的安全性是合理可行的。     

引水工程江渠交汇水域通航条件研究

在大型江渠交汇水域,水流运动特性复杂,船舶能否安全进出交汇口水域是引水工程通航建筑物设计需要解决的难点。文章利用大型船舶操纵模拟器,以水流与船舶操纵运动数学模型偶合计算为基础,对引江济汉工程江渠交汇水域通航条件进行了优化研究,同时提出了交汇水域船舶的避让方式。     

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。     

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。     

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。     

枢纽双线船闸船舶航行会遇方式研究

文章以株洲航电枢纽和长沙综合枢纽为例,分析了双线船闸共用引航道和非共用引航道的布置特点以及航行区段的划分问题。采用三维水流数值模拟和船舶操纵数学模型研究手段分析了株洲航电枢纽和长沙综合枢纽坝区河段的航行条件及船舶进出闸会遇方式。在此基础上提出了双线船闸船舶安全高效的航行会遇方式及航行管理措施。     

乌江银盘船闸枯水期实船试航研究*

为检验新建银盘船闸枯水期通航条件,对船闸的通航设施、下游引航道以及实船试航进行了同步观测。结果表明,引航道口门区水流条件基本满足船闸规范要求,但通航设施设计存在缺陷,导致过闸时间偏长。试验还发现,由于电站尾水直冲下引航道口门区域,汛期水流条件不容乐观。在提出复核阀门开启方式等措施的同时,建议选择适当的乌江洪水流量进行观测试验。     

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。     

共用引航道船闸下游引航道的平面布置

随着货运量的增大,目前我国正大规模改扩建多线船闸,受枢纽已建建筑物和地形条件限制等多因素影响,新建多线船闸多与已建船闸并排布置,共用引航道。双线船闸共用引航道时,一线船闸充泄水将会影响到另一线船闸引航道水流条件,危及另一线过闸船舶安全及船闸结构安全。结合北江飞来峡船闸水力学模型试验成果,探讨同尺度船闸共用引航道的布置及其对通航水流的影响。结果表明:船闸在错开运行时,通过增大中间辅导墙的扩散角可使水流快速扩散,减小非泄水船闸引航道回流范围和回流强度,可通过优化主辅导墙及下游消能工形式,改善双线船闸引航道水流条件。     

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。     

黄冈公铁两用长江大桥桥位选择及孔跨布置

通过对黄冈桥桥区河段的河床稳定性、航道稳定性以及航道条件进行分析,对2个桥位进行综合比较,确定推荐桥位。根据黄冈桥所处河段的特性,以适应桥区航道条件,最大限度降低对通航船舶航行及安全为主要因素进行孔跨布置,并对桥梁的孔跨布置进行合理性分析,使黄冈桥的桥式方案能够满足桥区船舶通航要求。