大型水库群蓄水后下游河道枯水期流量增幅估算

随着流域上游大型水库群建设，由于“蓄丰补枯”的调节方式，下游河道枯水期流量增幅明显，对航道条件改善具有重要意义。在金沙江下游控制性水文站历年水文资料的基础上，对不同时期水库群建设后河道枯水期流量变化进行分析，提出一套基于水库群调节库容的下游河道枯水期不同保证率流量增幅的理论计算方法，并定量预测了乌东德、白鹤滩运行后向家坝站95%保证率流量为2 172 m³/s,与实际统计的2 007 m³/s较为接近。此理论计算方法可为其他河流梯级水库群建设后，下游航道枯水期流量的估算提供借鉴。     

岷江—横江洪水顶托对向家坝水电站通航影响研究

通航为向家坝水电站功能之一。为发挥电站通航效益,明确电站适宜通航水流条件,前期通过实船试航试验初步确定电站最大通航流量不超8 500 m³/s,且最大泄洪流量不超2 200 m³/s双控标准。然而,在近年船舶通航实际调度中发现,向家坝水电站通航水流条件除受下泄流量影响以外,还受下游岷江、横江洪水顶托作用影响。通过建立向家坝—泸州一维非恒定流模型,模拟当汛期向家坝水电站依次按4 000 m³/s至8 000 m³/s各级流量恒定出库时,分别遭遇岷江、横江5～100 a一遇不同典型年洪水顶托后,向家坝水文站水位日变幅、小时变幅情况。得出当遭遇岷江50 a一遇、横江100 a一遇洪水顶托时,向家坝水文站最大水位小时变幅分别达0.55、1.19 m/h,最大水位日变幅分别达7.59、6.87 m/d;且仅当遭遇岷江、横江5～10 a一遇部分工况洪水顶托时,向家坝水文站水位满足小时变幅不超过1 m/h、日变幅不超过3 m/d双控要求,其余工况下水位变幅均超标准。研究成果可为后续向家坝水电站通航调度提供参考。     

靖江边滩演变水动力特性分析

对近年来靖江边滩周期性切割发生的位置、切割时的规模和切割体的大小进行梳理分析,并对1966年以来已发生的12次较大规模切割时机和切割流量进行重点研究。结果表明:洪季和枯季均有可能出现切割。洪季落潮切割时上游径流38 700~54 100 m³/s,平均47 000 m³/s;枯季涨潮切割时上游径流11 800~23 700m³/s,平均17 000 m³/s;心滩下移速度1.0~1.8 km/a。为此,可加强易切割流量时地形观测,预估下移心滩进入航槽的时间,提前配置疏浚设备,对航道疏浚维护具有重要的意义。     

某拦河工程泄洪闸设计方案对比分析

拦河工程中泄洪闸是一个重要的调节装置,其参数设计直接关系到整个枢纽功能及安全性。文章以新疆某输水工程为例,提出两种设计方案,得出两方案的最大泄流能力(P=2%)分别为922.35m³/s和1018.05m³/s。同时,通过方案对比分析,方案二水流流态好于方案一,并且在同一工况下,跃水消能参数方案二也是大于方案一,表明方案二较优。     

长江上游航道整治建筑物不同流量下的生态效果

航道整治建筑物在长江上游广泛存在,其在改变局部河段的水动力和水体理化特征的同时也会对浮游生物群落产生重要的影响。于寸滩站11 000 m³/s流量下开展顺坝和丁坝2座航道整治建筑物的水动力、水质及浮游生物生物量现场监测,利用MIKE21软件建立流场,进一步模拟不同流量下坝体前后水动力、水质、生物量的变化趋势。监测结果表明,相较于坝前,两坝体坝后流速减小,溶解氧浓度、浮游植物密度、生物量增加,其中顺坝和丁坝浮游植物密度分别增加69.39%和62.18%,生物量分别增加77.42%和56.41%。基于现场监测数据建立模型得出,4 500、11 000、39 200 m³/s流量下航道整治建筑物前后水动力、水质及生物量差异性逐渐降低,4 500 m³/s流量下整治建筑物生态效果最好。研究成果可为航道整治工程区生物的保护和生态航道的建设提供理论依据。     

成子河船闸闸位选择和平面布置

针对成子河船闸需穿越多重水系,闸位选择受限因素多且引航道通航水流条件复杂的问题,船闸平面布置从水系连通、防洪规划、通航安全、对灌溉排涝的影响、船闸运营管理、征地拆迁和投资等多方面进行了技术经济比选。通过数模在引航道与上下游交叉河流处分别限定300、120 m³/s最大安全通航流量条件,并采用疏浚拓挖增加过水断面和设置导流墙调整主流方向,改善了船闸引航道的通航水流条件。对复杂水系条件下的船闸闸位选择和平面布置有借鉴意义。     

金沙江向家坝升船机实船试航研究

为检验向家坝升船机通航条件,协调部、省、市三级航运主管部门,明确实船试航工作流程及组织实施模式,对“船-机-水”相互适应性进行了枯水期、丰水期实船试航试验。结果表明,升船机及助导航设备设施性能良好,船舶安检调度及航路航法科学合理。泄洪工况下,下游引航道及口门区通航水流条件较差,对通航影响较大,研究应用“无人机+自动跟踪浮子”及“三维立体视觉”水流条件观测新方法,提出电站出流8 500 m³/s,泄洪不超2 200 m³/s双控通航流量标准,试航成果为后续升船机试通航运行及通航验收提供数据支撑。     

软体排护底在南京八卦洲右汊进口段治理中的应用效果分析

八卦洲右汊进口段实施了系混凝土软体排全断面护底工程。但由于八卦洲右汊是主汊，水深流急、地形变化复杂，进行河床全断面整体铺排施工难度大。为明晰软体排在该工程中的应用效果，利用多波束测深系统多次采集工程区水下地形数据，通过多波束效果图检测软体排铺排质量，并利用GIS空间分析技术定量分析不同时期工程区河床变化，更好地掌握工程整治与运行效果。结果表明，完工后工程区河床由以冲刷为主转为以淤积为主，最大淤积幅度可达7.87 m,工程阻止了进口断面进一步扩大；2020年特大洪水后，工程区河床整体淤积量和淤积面积持续增加，淤积面积占比由66.6%上升至83.9%,淤积量由41.4万m³上升至54.5万m³;全断面软体排护底工程运行稳定，发挥了工程防护效果。     

夹岩水利枢纽工程下闸蓄水及河道生态流量保障方案选择

夹岩水利枢纽及黔西北供水工程是贵州省有史以来规模最大的水利枢纽工程,总库容1323亿立方米。水库于2021年12月28日实现.下闸蓄水,由于前期未考虑导流洞封堵蓄水至泄洪洞进口水位阶段的生态流量下放满足121m³/s环境水量问题,不满足现行环保政策下放生态流量的要求,为顺利实现下闸蓄水、同时满足生态流量下放要求,在制定下闸蓄水方案时,导流洞内安装两条生态道及生态流量闸阀,蓄水前期由导流洞内安装的两条生态下放生态流量,蓄水至泄洪洞进口水位后,由泄洪洞下放生态流量,实施导流洞二期永封堵从而确保了水库水利实现下闸;蓄水,同时满足河道生态流量下放的保障措施。     

江苏射阳港3.5万吨级进港航道回淤特征研究

基于实测水文和地形资料对射阳港3.5万吨级进港航道开挖以后的回淤特征及回淤机理进行研究。结果表明:射阳港所在海域受废黄河三角洲冲刷泥沙输移的影响,含沙量较高,为航道回淤提供了丰富的泥沙来源;进港航道年回淤量为995万m³,其中导堤掩护段占全航道回淤量的93%,该段平均回淤强度可达5.0 m/a,高于开敞海域段的0.6 m/a。导堤掩护段航道回淤主要是由于涨潮期带入的高含沙水流在憩流时刻形成悬沙落淤所致,航道两侧滩面上的流泥归槽以及洪季期间上游河流的开闸泄洪对航道回淤也有一定贡献。     

1800 m3开体泥驳甲板铰链与液压缸支座的设计

以1 800 m³沿海自航开体泥驳为例,提出动载荷的3种计算方法,从受力角度对甲板铰链与液压缸支座的设计进行研究,最后利用有限元软件对舱段强度进行直接计算。计算结果表明：开体泥驳的甲板铰链和液压缸支座是实现开体泥驳“抛得出”的关键部件,设计结构满足强度衡准要求。     

白鹤滩蓄水期向家坝控泄对下游航道影响分析

基于最新河道断面资料,建立向家坝—泸州的一维非恒定流模型,定量分析白鹤滩水库蓄水期间,在保证正常通航情况下向家坝水电站的最小通航流量和对应日调节出库流量方案.按横江70 m3/s、岷江700 m3/s恒定侧向入流,向家坝水电站按不同量级出库情况模拟,计算沿程各断面水位,求出向家坝下游最低通航水位265.8 m对应流量约...     

挖岩绞刀的岩石切削试验及数值模拟

绞刀是绞吸挖泥船的核心部件,通过现场试验研究绞刀挖掘性能的代价巨大。针对在实船试验中难以遇到合适土质的问题,提出在实验室进行挖掘试验和数值模拟表征绞刀挖掘性能的方法。制作2 000 kW功率绞刀的缩比模型和不同单轴抗压强度的岩石模型,在实验室进行不同切削厚度、步进距离等参数的绞刀切削岩石的模型试验,建立1：1尺寸的绞刀数值模型和岩石模型,采用单元删除法模拟2 000 kW绞刀切削岩石的过程,分别模拟产量为240和500 m³/h的切削过程,并分析绞刀切削功率和横移拉力。结果表明,挖掘产量240 m³/h时的最大功率为1 884 kW、平均功率为1 088 kW,满足设计要求。     

饶河双港—褚溪河口航道整治后浅滩演变及最低通航水位变化

饶河双港—褚溪河口航道整治工程实施后，遭遇2022年极端枯水条件下，局部存在碍航浅滩段。依据实测资料及数学模型计算，对浅滩演变、基本站设计水位变化及最低通航水位进行计算分析。结果表明，工程后朱袍山—褚溪河口段航槽深泓高程以下降为主，平均值为0.7～3.0 m,冲刷总量为137.31万m³;延长水文系列至2021年，饶河双港下游段基本站设计最低通航水位下降值为0.12～0.61 m;设计最低通航流量条件下，饶河湖区段水位下降最大值为0.13～0.25 m,平均为0.05～0.11 m。     

基于双燃料LNG船的CII指标改进措施分析

以某型在建的17.4万m³双燃料LNG船为研究对象，建立CII指标3种典型发展路径数据模型，以数值计算的方法，提出CII指标的改进措施。结果表明：采用碳捕捉系统对于改进CII指标最为有效，单独采用限制主机功率、加装节能装置和船舶大型化改进措施对改进LNG船CII指标非常有限，可以考虑将3种改进措施组合实施以满足2050年碳减排目标。     

长江口12.5m深水航道回淤变化及其影响因素

基于2010—2018年长江口12.5 m深水航道回淤、水文、泥沙、地形资料,对航道回淤变化及影响因素进行分析。结果表明：1)长江口12.5 m深水航道常态回淤量大,年际间存在波动,多年平均年常态回淤量约为6 500万m³,2012年后总体呈减小趋势,目前基本稳定在5 000万m³,年回淤强度约1.3 m/a; 2)回淤量与回淤强度具有明显的时空分布特征,即洪枯季分布不均、航道中段回淤集中;3)影响航道回淤时空分布的因素主要包括洪枯季泥沙来源和输沙强度、水沙盐结构和泥沙落淤条件、北槽中段水沙盐结构及滩槽泥沙交换能力等。对于北槽中段航道而言,主要受南导堤越堤泥沙影响较大。4)年际回淤变化总体呈减小趋势,其中南港—圆圆沙航道与滩槽高差的缩小和上游底沙输沙量的减少有关;北槽航道则是由于南坝田挡沙堤加高工程的实施有效改善了北槽内水沙环境,其实测减淤幅度为17.6%。     

西津二线船闸阀门段空化特性及抑制效果

针对船闸阀门段空化问题,以新建的西津二线船闸为例开展原型观测研究,观测表明：充泄水阀门采用设计阶段阀门模型推荐的门楣体型,原型中实现了门楣自然通气,充泄水阀门双边开启最大通气量分别为0.11、0.17 m³/s。门楣通气抑制阀门段空化效果显著,整个阀门开启阶段,闸顶未听见不通气存在的明显的空化泡溃灭声及雷鸣声;与不通气相比,门楣通气后充泄水阀门双边开启过程中空化噪声强度平均降低60%、82%;充泄水过程中,闸顶声级计在开阀期间所采集的平均噪声分别为68、79 dB;门楣通气后,阀门吊杆振动得到明显改善。防空化措施能够有效保护阀门及阀门段廊道免受空蚀侵害,保障船闸安全高效运行。     

基于机器学习的三维频域格林函数递推预报与应用

频域自由面格林函数法在船体水动力的求解中具有重要应用价值,求解的关键在于自由面格林函数本身及其偏导数的计算。论文分析了自由面格林函数与其偏导数之间的关系,提出了基于机器学习的格林函数及其偏导数的递推预报方法,称为脉动源递推预报方法。研究了在不同参数设置下用该方法预报格林函数的精度和效率,并将其应用于S175船的水动力计算。计算得到的自由面格林函数的精度在10^-3～10^-6;计算效率优于数值方法,与解析方法相当;水动力计算结果准确,计算方法具有实用价值。     

乌江思林枢纽二线1000吨级通航建筑物整体水工物理模型试验研究

乌江思林枢纽已建与Ⅳ级航道相适应的通航建筑物不能满足按Ⅲ级航道规划的年过坝货运量要求,拟建思林二线通航建筑物。针对拟建的通航建筑物设计方案引航道口门区及连接段通航水流条件较差的问题,进行正态物理模型研究。采用水流试验、流场实时测量与自航遥控船模相结合的方法,研究不同工况条件下通航建筑物上、下游引航道口门区及连接段通航水流条件和船模操控,通过方案优化比选,得出口门区最优方案布置和适航流量,结论是口门区最优方案为本文修改方案3布置形式,口门区最大通航流量建议采用1 793.8 m³/s,解决了该通航建筑物口门区通航的关键性问题。     

零航速下的船用多功能翼水动力分析

为了研究船用多功能翼在零航速下水动力特性和展弦比效应,采用计算流体力学(CFD)软件和动网格技术对其进行三维水动力仿真。船用多功能翼根据荷兰Rotor Swing公司推出的可伸缩尾翼稳定器产品WING Stabilizer建立的几何模型,分析其在不同展弦比、攻角和摆动周期下的升/阻力特性。仿真结果表明,对于翼面积为0.5 m²的船用多功能翼,在3～5内选择其展弦比,能在提高升力的同时,产生较小的阻力。因此可以认为多功能翼与常规减摇鳍对不同,过大的展弦比会降低鳍的升阻比。