高水头大尺度船闸省水布置与水力计算*

针对高水头大尺度船闸运行水力指标高带来的设计难度大以及船闸本身耗水量大等问题,以水头40米级、闸室尺度280 m×34 m的船闸为例,开展了省水布置方式研究。计算理论省水率,分析阀门运行方式,建立省水船闸输水数学模型,模拟计算了输水水力指标。结果表明,提出的设置3级蓄水池省水布置方式的理论省水率为60%,各项输水最大水力指标比非省水方案降低18%～43%,可简化船闸水力系统设计。     

高坝通航枢纽中省水船闸方案探讨*

阀门水力学问题一直是高水头船闸设计的关键技术难点。以在建的大藤峡单级船闸为例,基于国外省水船闸工作原理,提出带两级蓄水池船闸方案。输水系统水力学初步计算表明,阀门工作水头削减20.125 m,省水率可达到48.76%。与单级船闸方案比较结果表明,该输水系统形式因水头大幅降低,设计和建造均大为简化,在山区河流高坝通航领域以及兼顾发电与农业灌溉用水紧张的情况下,应用前景非常广泛。     

某枢纽省水船闸输水系统水力学模型试验

某枢纽船闸所处航道沿线水资源匮乏,且船闸一次输水过程耗水量大,船闸需带省水功能。根据船闸最大工作水头及闸址地形条件,提出采用带1个省水池的短廊道集中输水系统布置方案。为解决省水船闸设计中的输水系统布置的水力学关键技术难题,通过采用1：30物理模型,对船闸非省水运行和省水运行时的输水系统水力特性、船舶(队)停泊条件进行了试验研究。结果表明：采用的输水系统布置合理可行,各项输水水力指标满足规范和设计要求。     

省水船闸的布置方案与结构设计

近几年，省水船闸越来越多地在国内各个枢纽船闸工程中作为主要设计方案。省水船闸在高水头的山区河流地区具有降低工作水头、降低船闸耗水量、改善高水头船闸引航道内水流条件等优点。以巴江口船闸改扩能项目为例，针对省水形式选择、主体结构设计、布置尺寸、结构内力分析等问题，确定了结构形式并研究了结构的关键受力位置。采用有限元计算方法对比各个工况和主体结构，得出整体式省水船闸结构最薄弱的部位，并对应力较小的位置进行进一步结构优化。     

省水船闸的布置方案与结构设计

近几年，省水船闸越来越多地在国内各个枢纽船闸工程中作为主要设计方案。省水船闸在高水头的山区河流地区具有降低工作水头、降低船闸耗水量、改善高水头船闸引航道内水流条件等优点。以巴江口船闸改扩能项目为例，针对省水形式选择、主体结构设计、布置尺寸、结构内力分析等问题，确定了结构形式并研究了结构的关键受力位置。采用有限元计算方法对比各个工况和主体结构，得出整体式省水船闸结构最薄弱的部位，并对应力较小的位置进行进一步结构优化。     

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。     

小清河王道船闸省水工程措施

针对北方地区水资源相对匮乏的问题,结合小清河王道船闸工程,探讨船闸省水措施,提出了两种不同输水布置的带深浅水池的多级省水池平面布置方案和运行方式,和单级省水池单独运行、单级省水池结合泵站运行的输水布置及运行方式。对比分析得出以下结论：1）两个省水方案均满足规范和省水使用要求;2）多级省水池省水率高、单级省水池结合泵站运行输水时间长。3）类似工程选用省水方案需结合水资源条件、船闸通过能力需求、输水时间、场地布置、施工条件、工程投资等多方面比选综合确定。     

小清河王道船闸省水工程措施

针对北方地区水资源相对匮乏的问题，结合小清河王道船闸工程，探讨船闸省水措施，提出了两种不同输水布置的带深浅水池的多级省水池平面布置方案和运行方式，和单级省水池单独运行、单级省水池结合泵站运行的输水布置及运行方式。对比分析得出以下结论：1）两个省水方案均满足规范和省水使用要求；2）多级省水池省水率高、单级省水池结合泵站运行输水时间长。3）类似工程选用省水方案需结合水资源条件、船闸通过能力需求、输水时间、场地布置、施工条件、工程投资等多方面比选综合确定。     

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。     

山区省水船闸输水系统水力学研究

与运河省水船闸不同，山区航电枢纽省水船闸具有通航水位变幅大、两岸地形复杂等特点，在省水池布置、水位分级和船闸运行方式等方面均面临一些难题。针对山区通航建筑物与枢纽分开布置的工程，研究省水船闸布置方法，充分利用地形条件将高、低省水池分别设置在船闸两侧。针对上游通航水位变幅大的特点，确定船闸采用省水和非省水两种运行方式，两种方式的上游临界水位为214.0 m。在此条件下，计算分析船闸水位分级，确定省水池高程，提出省水船闸输水系统布置。通过物理模型试验，得到省水船闸不同运行方式下的输水水力特征指标、输水廊道压力及闸室船舶停泊条件，并给出各部位输水阀门推荐的启闭方式。结果表明，提出的省水船闸方案在水力学上是合理可行的。     

金家堰省水船闸互通式短廊道输水系统计算

小清河复航工程已开工建设,其中金家堰船闸、王道船闸将成为我国首批带省水池的船闸。结合金家堰船闸省水廊道与闸首廊道互通的特点,分析上、下游与省水池直通输水的可能性,提出相应的水力计算方法。基于兼顾输水时间和省水率的原则,推导出闸首阀门最优提前开启时间与省水池阀门提前关闭时间的关系式。结果表明,金家堰船闸的廊道布置使直通输水时阻力系数较大,有效限制了回流量;闸首阀门不超过最优提前时间时,省水率的变化极小,可按常用公式估算,廊道互通的影响也可忽略不计。     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

高水头省水船闸水工结构及输水系统研究

长江上游地区水头高、流速快、水位变幅大,对通航建筑物提出了较高的要求,采用升船机形式较难解决运量小、高地震烈度对塔柱的横向位移要求等问题;多级船闸形式又面临耗水量巨大、下游引航道流态不佳等问题。省水船闸是解决上述问题的有效结构形式,但在我国的应用经验较为有限。以三峡新通道工程为依托,从省水船闸的工作原理出发,分别对结构选型、省水池布置、结构高程及尺度确定、输水系统的计算流程和参数确定方法等关键问题进行研究,并通过结构核算、输水效率、省水量3个方面说明省水船闸方案的可行性及其相对于梯级船闸的优越性。     

大源渡二线船闸总体布置方案

为解决丘陵地区复杂地形条件下既有枢纽建筑对扩建二线船闸的制约影响,从理论上分析设计条件,并通过物理模型验证,提出适合弯曲河段的船闸总体布置方案和保障通航能力的技术措施。该船闸总体布置方案和相关技术措施可为湘江流域后续二线船闸建设提供借鉴。     

洪江枢纽船闸扩建工程改造方案研究*

针对高水头船闸利用部分原水工结构进行改建的技术难题,以沅水洪江船闸为例,采取模型试验、枢纽大坝安全综合评估、船闸总体布置优化、老船闸加固改造和输水系统改造等技术创新措施,尽量避免对枢纽发电、大坝安全及防洪安全带来不利影响,从引航道布置、通航条件、导流建筑物和原船闸结构影响等方面对3个改造方案进行对比研究,确定船闸扩建改造推荐方案,可为类似项目提供参考和借鉴。     

长洲枢纽三线四线船闸平面布置研究

为保证西江黄金水道的畅通,提高长洲枢纽的通过能力,拟在长洲枢纽一线、二线船闸基础上增建三线、四线船闸。受枢纽河段地形条件的影响,三线四线船闸仅有长洲岛右缘和外江右侧台地可供布置。为判别两处位置的优劣,采用定床整体水工物理模型试验和遥控自航船模试验相结合的研究手段,对两处位置船闸布置通航条件进行了研究,分析了工程河段水流特性,研究了船闸上下游引航道口门区和连接段航道通航水流条件和船舶航行条件,确定三线、四线船闸合理可行的工程布置方案。     

湘江长沙综合枢纽平面布置研究

在通航河流上修建枢纽综合利用工程,由于受到河段河势、地形、地质等条件的制约,且这类工程因需同时满足电站、船闸等水工建筑物对水流、泥沙条件的要求,因此在进行总体布置时往往会遇到枢纽中各建筑物布置合理与否问题,需要妥善处理,以便充分发挥各建筑物的功能,取得枢纽的综合效益。湘江长沙综合枢纽在进行平面布置时作了多方案的比较,提出了较合理的枢纽总体布置方案。文章根据湘江长沙综合枢纽平面布置研究成果,介绍枢纽布置方案的优劣,供同类工程参考。     

中水头巨型船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水动力学研究*

闸墙长廊道侧支孔输水系统,因其相对于集中输水系统更优的水流条件以及相对其他分散输水系统更简单的结构和更低的建设维护成本,而广泛应用于中水头大型船闸中。近年来,湘江航运干线设计和建设了４座中水头巨型船闸,该输水系统能否满足巨型船闸高输水能量下的船闸自身与过闸船舶安全要求需要加以研究论证。本文以大源渡二线船闸为例,通过1:30物理模型试验,对其闸室船舶停泊条件、输水水力特性及引航道水流条件进行研究。结果表明：在推荐的消能布置和阀门开启方式下,各项指标均能满足规范和设计要求。     

京杭运河的船闸设计研究

简要介绍京杭运河的建设情况,分析京杭运河船闸的总平面布置设计要点及船闸输水系统和主体机构的设计要点。