均匀变化的过渡阶梯体型对阶梯溢流坝面压强特性的影响

设计合理的过渡阶梯体型能有效改善前几级台阶的负压和增加掺气空腔长度。本文以阿海水电站为原型,采用水工模型试验,研究四种新型过渡阶梯体型产生的不同负压和空腔长度,分析其变化规律和机理。研究结果表明:最大负压出现在第二阶梯立面上缘处,方案四的最大负压值最小。说明阶梯尺寸发生改变时,能一定程度上减小负压。当方案四的阶梯外凸程度越大,其阶梯宽度越宽时,台阶内水流掺气越充分,负压越小,能降低阶梯溢流坝台阶壁面的空蚀破环。     

首级过渡阶梯掺气面积对联合消能工的影响研究

宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池联合消能工在高水头泄水建筑物中具有较多的应用,但近年来发现,前几级阶梯面上存在较为严重的空化空蚀问题,因此阶梯面上的掺气则变得尤为重要。首级过渡阶梯的掺气面积对联合消能工的阶梯面掺气效果明显,通过水工模型试验,以阿海水电站为原型,使用四组不同掺气面积的首级过渡阶梯进行研究,现得出如下结论:首级过渡阶梯的掺气面积与掺气空腔长度呈正比,且对掺气减蚀起促进作用;首级过渡阶梯的掺气面积越大,阶梯面上的掺气量越大,阶梯面卷吸气体及减蚀越明显。     

T型墩消力池的数值模拟研究

文中对T型墩消力池建立了三维数值模型,采用了非均匀结构化网格对模型进行了网格划分,利用Realizablek-ε紊流模型和VOF法结合的手段对其三维流场进行了仿真计算,模拟出了不同阻宽率下T型墩消力池内的水流流场,分析计算结果可知,阻宽率越大,雍水效果会越明显,但较大的阻宽率造成水流的雍堵反而会影响消能效果,而且阻宽率较大的T型墩消力池易在T型墩支腿处产生负压。     

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。     

分汊河段江心洲尾斜流改善的水动力数值模拟

山区河流分汊河段江心洲尾因水流汇合产生斜流,从而出现碍航问题。为揭示江心洲尾斜流对航行安全的影响,在已有的沅水大洑潭航电枢纽物理和船舶模型试验基础上,采用MIKE 21分析航道治理工程前后汇流区的水动力特征和工程改善效果。结果表明:枯水期因右汊来流流速较大且与航线间存在夹角,导致汇流区航线横流超标;在洲尾布置平行于航线的顺坝或导流墩,虽然能有效减小横流影响,但航线横流分布范围增大,流速大小仍超标。结合调整航线、疏浚航道浅区和偏转顺坝与导流墩整体布置角度等多种工程措施,可保证洲尾后航行水流指标基本满足规范要求。     

空隙率对丁坝周围水位影响数值模拟研究*

丁坝是航道整治常用的整治建筑物之一，实际工程中多采用散抛石丁坝，此类丁坝具有一定透水性，不同的空隙率对改善透水丁坝附近水位具有不同的效果。基于计算流体力学FLOW-3D 软件，研究空隙率对透水丁坝坝身段、坝头前端以及主流带区各个位置水位变化影响。结果表明：在丁坝坝身段、坝头前端以及主流带区水位与空隙率变化关系基本一致，丁坝上游段，当空隙率小于15.4%时，水位随空隙率增大先降低后升高，当空隙率大于15.4%时，水位减小至某一值后趋于稳定；坝体轴线处，水位随着空隙率增大呈现上下波动；各透水丁坝坝后水位均高于实体丁坝，但坝后水位与空隙率并非呈正相关变化。     

碍航礁石河段最低通航水位和整治效果分析

为解决三峡库尾河段内危害大型船队安全航行的礁石碍航河段,提高三峡水库的航运效益,把重庆九龙坡以下的三峡库区河段规划为3.5 m×150 m×1 000 m的航道尺度。在三峡水库新的蓄水条件下,对拟实施的长江三峡水库变动回水区碍航礁石炸除工程河段进行设计最低通航水位校核,采用长河段一维水流数学模型研究整体炸礁方案对最低通航水位的影响,并对炸礁方案实施后的整体效果进行校核。炸礁方案实施后,除王家滩因忠水碛碛翅淤积外,最低通航水位下炸礁河段航道尺度基本能够达到规划的标准;断面水力指标组合均满足3 000吨级船舶自航上滩的临界条件。     

牡丹江对松花江依兰航电枢纽工程的影响

依兰航电枢纽工程位于松花江"三姓"浅滩下段牡丹江入汇口上游约700 m处,松花江具有典型的平原冲积性河流的特征,牡丹江具有典型的山区河流的水文特征。牡丹江入汇松花江涨水期汇流比为0.235,牡丹江对"三姓"浅滩河段产生顶托壅水影响,落水期汇流比为0.096,"三姓"浅滩河段将产生落水冲刷,两江相异的水流、泥沙、洪峰遭遇特性是影响拟建坝址河段具有涨冲落淤的主要因素。枢纽兴建后改变了该河段水流运动规律,同频率松花江来水条件下,随牡丹江入汇水量的加大,电站尾水位不断升高,枢纽上下游水位差减小,枢纽泄流能力减小,枢纽上游引航道口门区及连接段通航水流条件逐渐改善,下游引航道口门区及连接段通航水流条件逐渐恶化。     

桃源枢纽船闸下游引航道中水期整治技术

桃源枢纽船闸位于江心洲洲尾,中水期枢纽两侧同时泄流,船闸下游引航道及口门区段存在横流和泥沙淤积等碍航问题,有必要通过工程措施予以解决。采用定床水流和定床输沙试验,研究不同中水期整治方案下,船闸下游引航道及口门区的水流泥沙条件。结果表明：1）左侧疏浚区能有效平衡右侧疏浚区的侧向引流作用,疏浚区宽度越宽,河段横向流速和泥沙淤积量越小。相较于直立墙结构,斜坡式石笼坝导墙能够有效避免末端回流的形成,进一步减小口门区横向流速和泥沙淤积。2）沿下游引航道口门区及连接段左侧布置疏浚区,疏浚宽度等于1.5倍引航道宽度,疏浚底高程26.44 m,同时采用斜坡式石笼坝延长左侧导墙200 m,可较好解决中水期河段碍航问题。     

龙滩升船机中间渠道通航条件试验

通过对龙滩水电枢纽两级升船机中间渠道内航行条件的水工模型试验研究,结果表明:中间渠道内船舶(队)单向航行速度小于2.0 m/s时,船行波、航行阻力和船体下沉量均不大;中间渠道直线段宽为32 m时,宜采用航、停的会让方式,航速应<1.5 m/s,而船舶宜停泊在右航线上;船舶(队)转弯时的航迹带要宽,因此不应有转弯段等航速会船。     

船闸泄水的非恒定流特性及通航安全措施

闸室泄水将导致引航道内生成复杂的水流流态,给船舶停靠及航行造成安全隐患。通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区纵向流速为0.56 m/s,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响。延长泄水阀门开启时间可降低泄流过程中的流量峰值,使得引航道内最大水面比降、最大流速、水面波动幅度有所减小;植物护坡能够有效削减泄水波、船行波能量;空箱结构护岸可以有效降低水流对岸壁的冲击力、削减水波动能,保护航道护岸及人字门;空箱护岸长度越长,水流改善效果越明显。     

青山枢纽船闸上游口门区通航水流条件优化试验研究

针对澧水青山枢纽在上游口门区受到弯曲水流、分汊河道地形、口门区水流断面的突扩和缩小及流量等水流问题,采用定床物理模型试验方法对上游口门区水流条件的改善及影响因素进行研究,并提出改善水流条件的优化措施。结果表明,在上游口门区原设计方案及改善方案1条件下不能满足通航水流条件;根据方案2的布置,在上游口门区无错口地布置3个导流墩,且对右汊河道进行疏浚至43.0 m时,能够较好地改善上游口门区的水流条件,且船闸口门区在设计通航水位下的水流条件均能满足船舶安全通航的要求。     

武汉市东西湖区泾河大桥设计

武汉市东西湖区泾河大桥为(40+110+30+40)m独塔少背索斜塔钢箱梁斜拉桥,综述该桥总体设计与计算。该桥塔、梁固结;主梁高3m,桥面宽38.5m,采用单箱三室直腹板展翅截面;桥塔高77m,弧线形斜钢塔,竖琴造型,单箱室矩形截面;主墩为T形板墩,六边形承台,梅花形布置10根φ2.0m钻孔桩;斜拉索采用Φ7mm镀锌高强平行钢丝束。设计时采用有限元软件MIDAS Civil 2006和桥博平面程序对该桥进行计算分析,验算结果均满足规范要求,结构安全可靠。     

三峡库尾乌江河口—涪陵白涛段航道大型船舶适航条件分析

三峡成库后乌江河口—涪陵白涛河段成为三峡库尾常年库区,通航条件得到较大改善,超航道标准的大型船舶进入乌江日趋增多,通航安全隐患凸显。针对船长130 m的大型船舶在清溪场水位160 m以上时研究河段的适航条件开展研究。结果表明：在清溪场水位160~175 m且乌江武隆来流量小于2 000 m3/s时,研究河段的航深、航宽和弯曲半径满足大型船舶通航尺度,但三门子、龙船沱、小溪口和新崩子4处为受限河段,渝怀铁路桥和三门子为禁止会船河段,跨临河建筑物满足大型船舶通航净空尺度要求。提出研究河段调整航标、桥梁设置防撞设施和安全警示标志等通航安全保障措施。     

叙泸段河道非恒定流作用下水力参数的变化

金沙江与岷江干支流上水电站调峰发电下泄非恒定流引起下游叙泸段河道水流条件显著变化。结合一维非恒定流数学模型和实测资料分析研究叙泸段河道内代表性非恒定流传播过程及其造成水力参数相对于概化恒定流条件时的变化情况。结果表明:叙泸段河道内典型非恒定流波长为218 km,传播速度3 m/s;随着传播距离增加波衰减幅度减小,波形变得光滑;当宜宾水位处于波峰时,下游沿程流量呈现递减趋势,波谷则正好相反;相对于恒定流条件,其流量变化范围为0~730 m3/s,水位抬升0.5~2 m;断面平均流速变化在-0.5~0.2 m/s,比降变化范围为-0.2‰~0.2‰,比降最大值为1.38‰。     

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。     

感潮河段支流口门枢纽局部流态优化试验研究*

感潮河段支流口门受潮汐作用影响,在落潮高强度引水时,由于枢纽建筑物局部断面突变,产生多种不良流态,严重影响闸门过流能力。以新孟河界牌枢纽为例,开展局部水流条件物理模型优化试验,提出不同隔流墙长度和不同导流墩形式的整治措施方案。结果表明,延长隔流墙仅使遮闭区回流位置提前,回流长度有所增加,对入闸流态无明显效果;导流墩平行布置可使各墩所处流带不重叠且较好衔接,整流效果较好,同时内侧左边墩延长10 m方案的流速分布更加均匀。     

烟台港龙口港区防波堤波浪断面试验研究

模型按重力相似准则设计,根据试验场地、现有块体重量及试验要求,4个断面选用不同长度比尺。采用新型吸收式造波机造波并选用合适的波谱按《波浪模拟规程》要求进行率波,进行了3个斜坡式断面和1个直立式沉箱断面的稳定性、越浪量及堤后次生波试验,针对沉箱断面进行了测力试验。试验结果表明在各种试验工况组合下,0+190 m断面(+6.0 m)和0+1 451.3 m(+7.0 m)断面各部分均保持稳定,随堤顶高程的增加,越浪量及堤后次生波明显减小;0+750 m断面和0+800 m断面顶高程为+7.0 m断面在极端高水位重现期50 a不规则波连续作用3 h后栅栏板失稳,增至+8.0 m后,栅栏板为临界稳定,其他部分保持稳定。     

长江上游边滩河段水力特性试验研究*

通过查阅长江上游宜宾至重庆段的航道图,统计枯水位条件下顺直边滩的高度、滩宽与河道宽之比等形态参数,设计两种临水面坡度不同（α=0.167和0.200）的滩体,利用概化模型试验,研究其在不同水力条件下主要断面的水深和流速变化规律。结果发现：水深是影响主要断面同一测点水深变化和流速变化的的主要因素,即距离滩头越近壅水现象越明显,当流量等水力条件相同时,水深增加,紊动作用减弱,同一测点水深变化量越小,沿程断面的垂向平均流速、近底平均流速和断面平均流速的变化均相应减小。研究成果将为交错边滩的水流特性及演变机理提供参考。     

库区水位高落差钢围堰施工

桥梁深水基础与钢围堰施工是一个经久不衰的研究课题,随着道路与桥梁工程的发展,钢围堰施工技术得到了很大的提升。在钢围堰施工技术及施工工艺日趋完善的今天,如何优化工艺和加快工序转换成为研究的.一个重要方向。云南八大河特大桥12#、13#主墩位于南.盘江水域之中,基础采用2.0根直径25m钻孔.灌注桩,呈行列式布置,桩纵、横向间距均为55m,承台尺寸顺桥向为209m,横桥向为264m,高5m,为深水基础施工。通过了解南盘江水文情况,掌握水位变化规律,利用库区水位高低落差周期,在枯水期对主墩承台区域进行提前清淤以此减少钢围堰正式下放后工程量;钢围堰拼装及下放时,采取分节段现场拼装、8台200t连续千斤顶整体下放工艺有效提高了施工效率。通过此次库区高落差水位钢围堰施工案例,为后续类似施工项目提供了宝贵经验。