从江航电枢纽泄水闸开启方式优化研究

利用从江航电枢纽整体物理模型,研究986 m3/s、1 536 m3/s和3 200 m3/s等三级控泄流量时,闸门开启高度、闸门开启顺序对枢纽下游水流条件的影响。重点分析观测的各方案枢纽坝下流速流态和下游船闸口门区及连接段的表面流速,得出该流量级泄水闸开启的优化方式。流量较小时,泄流闸开启孔位对下游河道水流条件有较为明显的影响;当流量较大时,泄水闸开启孔数增多,相应孔位的不同对下游河道水流条件影响作用减弱。在控泄流量时,泄水闸开启以分散开启或全开方式较好;既便小流量时,因电站出流的影响,泄流闸也宜采用分散开启方式。     

湘江湘祁枢纽船闸下游引航道口门区通航水流条件影响及对策

湘江湘祁枢纽二线船闸是在已有建筑物岸侧增建的二线船闸,造成二线船闸引航道与主航道曲线连接。因一线船闸引航道的限制,且一线船闸与二线船闸轴距较短,使得拟建二线船闸上下游口门区及连接段通航水流条件较为复杂。因此,依托湘祁枢纽二线船闸扩建工程,采用1:100定床水流物理模型试验,分析双线船闸下游引航道口门区通航水流条件。对泄水闸开启方式优化、二线船闸下游引航道隔水堤优化、电站下游右岸大堤优化、电站出流口下游河道局部疏浚等系列措施开展试验研究,提出了改善通航水流条件的优化措施。     

三峡升船机下游引航道非恒定流波动特性试验研究*

通过1:80的三峡枢纽及下游引航道整体物理模型研究了典型的大坝泄洪、电站调峰、船闸泄水及其叠加工况下的升船机下游引航道非恒定流波动特性。结果表明：三峡枢纽下游引航道内的水位波动是引航道波流运动和两坝间流量差引起的河道涨、落水长波耦合叠加的结果。枢纽进行百年一遇洪水调节时升船机下闸首水位波动最大小时变幅061 m/h。当大坝泄洪单次调节流量小于2 000 m3/s时,升船机下闸首水位波动小时变幅小于042 m/h。电站调峰运行时,升船机引航道水位波动首波幅值随流量变幅和变率的增大而增大,最大小时变幅则取决于流量变幅和两坝间净流量大小。船闸双线同时泄水时升船机下闸首水位最大小时变幅018 m/h,基本不影响升船机运行。     

东江龙潭水电枢纽船闸整改工程通航水流条件及改善措施

针对龙潭水电站引航道区域不利水流影响船舶进出安全问题,为改善上、下游引航道及口门区的流速,进行了优化上、下游引航道导航墙延长方案的研究。建立龙潭水电站船闸整改物理模型,研究运行过程中的各个典型工况。得出结论：1）上游河道来流量大于1 100 m3/s、闸门全开泄洪时,上游引航道口门区水流条件仍不能满足规范要求。2）下游引航道将主导航墙由透水改为不透水后,引航道及口门区水流条件可满足规范要求的结果。     

成子河船闸引航道与泄洪河道交汇区域通航水流条件与改善措施研究

引航道与泄洪河道交汇区由于水流流向与航行进出闸方向角度较大,常产生较大横向流速,影响船舶安全进出闸。文章建立成子河船闸引航道与泄洪河道交汇区平面二维数学模型,模拟研究该区域通航水流条件及其改善措施。研究结果表明:无工程措施条件下,废黄河下泄流量为10 a一遇洪水时,成子河引航道与泄洪河道交汇区表面最大横向流速大于0.3 m/s,不能满足通航要求。当废黄河与引航道交汇区的上游设置导流墙时,导流墙将来流分为左右两股水流,向下游的主流流向逐渐与下游引航道平行,交汇区的水流受导流墙阻挡流速减小迅速,能满足通航要求。     

改善二线船闸下游引航道口门区流态的补流措施研究

针对闸门开启方式对枢纽下游引航道口门区水流特征及通航水流条件的影响，以湘江近尾洲枢纽二线船闸为例，建立可以较好模拟复杂河道边界条件的二维水流数学模型，在充分认识常规设计泄流开闸方式的下游引航道口门区水流条件的基础上，开展多种开闸泄流方式的组合试验研究。结果表明：二线船闸下游引航道口门区的水流受枢纽运行方式影响较大；边孔(22#闸孔)适当补流可增加口门区回流的能量损失，进而减弱口门区回流，同时使纵流、横流也满足规范要求。为保证船舶航行安全，建议该工程在下泄洪水时尽可能采用常规开闸+边孔补流方式。     

山溪性弯道河段船闸通航水流条件试验研究

招贤枢纽位于山溪性河流转弯段,上游引航道处于凸岸主槽,下游引航道口门区处于下弯道凹岸,口门区及连接段存在较为严重的横向流速、回流、泡漩等不利水力现象,难以满足通航要求。依托1：80整体物理模型试验,研究上、下游航道不良水流条件形成的主要原因,通过调整枢纽运行方式以及疏浚局部下游河道等综合措施,有效降低口门区纵、横向流速和回流流速,使各项水力指标均满足规范要求,极大改善了船闸上下游引航道及其口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。研究结果可供相关枢纽工程参考。     

岷江龙溪口枢纽船闸口门区水流条件数值模拟研究

岷江是是联系周边省市和长江中下游地区的重要通道,船舶的安全航行对该航道的通航安全具有重要意义。通过建立基于非结构化网格的平面二维非恒定流数学模型,对龙溪口电站下泄非恒定流条件下船闸下游口门区附近的水流流场进行了数值模拟。根据模型计算结果可知,对于工况一流量从单机533m~3变化到2,665m~3的过程中,该区域回流流速均控制在0.3m/s以内,满足通航需求;对于工况二右岸引航道下游700m均为主流回流区,回流流速在0～0.4m/s之间,口门区回流平缓,未超过规范要求的0.4m/s;对于工况三当第5～7台机组完全开启时局部最大横向流速已经超过规范规定的Ⅲ级航道横向流速最大标准。该模型的建立为电站机组开启和关闭时间的确定提供指导,减缓水位和流量的骤变对船舶航行带来的影响,对进一步认识岷江航电枢纽下泄非恒定流对通航带来的影响具有一定的促进作用。     

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。     

弯曲河段船闸引航道通航水流条件模拟

弯曲河段船闸上游引航道口门区存在复杂的流态，如回流、斜流等。采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法，通过改变节制闸调度方式对船闸上游引航道及口门区通航水流的水力特性进行研究。结果表明，当上游来流1 000 m3/s，节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速明显小于节制闸开启左八孔；当上游来流1 500 m3/s，节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速大于节制闸开启左八孔；流量一致情况下，断面测点流速分布差别较大；控制节制闸调度方式可以有效削弱回流及斜流效应，保证通航安全。     

窄深河道急弯下游枢纽上引航道布置及通航水流条件试验

窄深急弯河道下游河道主流偏向凹岸下游一侧,下游已建枢纽在同侧布置引航道则存在上引航道占据河道过流面积较大、流速指标超标严重等问题。采用整体定床物理模型及船模试验,研究窄深河道急弯下游枢纽二线船闸上游引航道的布置及其通航水流条件。结果表明,受窄深河道枢纽上游急弯和长引航道分隔墙占据深泓的影响,设计方案中的船闸上引航道口门区通航水流条件较差,不能满足船舶安全航行要求。优化方案在原方案基础上设置堤头下挑单潜坝,优化右岸河段开挖范围及形式,改变隔流墙长度以及隔流墙透空等措施,较好地改善了口门区通航水流条件并兼顾枢纽的行洪和发电,实现船舶安全通航和枢纽正常运行。     

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°。     

船闸凹岸布置上下游引航道水流条件优化*

峡江枢纽是赣江高等级航道的控制性工程,坝址所在河段呈“S”形急弯形态,枢纽采用集中异岸布置,船闸布置在河道凹岸,上游引航道口门位于“S”形河段上弯道凸岸下游,下游引航道口门区位于下弯道凹岸河道主流顶冲点附近,布置不利于通航水流条件,同时该枢纽还具有低水头、大流量的特点,因而船闸上下游引航道口门区及连接段通航水流条件复杂。通过1:110枢纽整体水工模型及自航船模试验,提出并论证了枢纽上游采用顺岸式整治方案、下游采用顺岸式整治方案结合透空式隔流导墙的综合措施,极大改善了船闸上下游引航道及其口门区通航水流条件,各项水力指标均满足了规范要求,确保过闸船舶的安全。     

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。     

岷江张坎航电枢纽船闸引航道通航水流条件优化*

拟建岷江张坎航电枢纽位于S形弯曲河道上,船闸下游口门区在弯道和复杂河床地形的影响下,水流条件难以满足通航标准要求。针对该工程面临的水流条件问题,采用平面二维水流数值模拟方法,在充分利用下游口门区原始地形的基础上,通过改变引航道边墙堤头形式、延长引航道边墙并向左岸偏转、增设导流墩等措施提出3个优化方案。结果表明：采用R=125 m的弧形引航道堤头,外加1个导流墩的布置方案,不仅能有效降低口门区横流、回流流速,亦能通过导流墩与引航道边墙的间隙引流破坏河道连接段回流的形成条件,从而改善在大流量下因弧形堤头引起连接段明显的回流现象,优化后的下游口门区及连接段通航水流条件满足规范要求,研究成果可为类似工程提供借鉴和参考。     

曹娥江清风船闸引航道通航水流条件*

清风枢纽位于曹娥江干流中游段，为满足上游水运需求，需改建现状枢纽，并新建船闸一座。枢纽泄洪闸泄水方向斜交新建船闸下游引航道，使船闸下游水流条件较复杂，通航条件相对较差。为保证船闸下游引航道正常通航，建立曹娥江中游段平面二维数学模型并开展计算，通过布设不同导流墙研究其对通航水流条件的改善效果。结果表明：1）平行于引航道的导流墙可以更好地改善航道内水流条件，改善效果70%~90%。2）延长导流墙长度可进一步改善引航道通航水流条件，改善效果可达100%。3）导流墩对纵向流速的改善效果优于横向流速，纵向流速的改善效果为100%，而横向流速的改善效果小于2%。     

长沙枢纽枯水期下游超设计低水位运行的影响及对策

长沙枢纽枯水期下游尾水位出现远低于设计最低水位的情况。为了分析其影响和研究对策,采取数据统计分析等方法,从下游低水位以及对应的水头参数对枢纽大坝运行、船闸通航、电站运行的影响进行综合分析,并提出以下对策：大坝原最大工作水头9.3 m提升至11.2 m;通过枢纽短时调度和流域联合调度保障最低生态流量348 m3s;采取“分段、划区、有序、控时、限量”综合管控下游河道采砂;采取 “多孔数,少流量”泄水,定期水下摄像和大坝安全监测确保大坝安全;防止船舶搁浅,采取“先慢后快”方式开启船闸输水阀门,确保浮式系船柱“磕底”时系缆安全,修建3 000吨级三线船闸,确保船闸通航安全;机组在水头7.0 m以下运行,下游水位低于19.55 m时禁止开机,及时进行电站前池清淤,确保电站运行安全。     

西津水利枢纽二线船闸下引航道布置方案对比

西津水利枢纽二线船闸工程对发展西江航运和流域经济具有重要作用。为研究二线船闸布置方案与原一线船闸布置的相互影响,采用水工模型试验研究二线船闸下引航道两类不同布置方案下的水流条件,通过分别测定一、二线船闸下引航道口门区纵、横向及回流流速三项指标,并进行对比分析得知:一、二线船闸下引航道口门区采用共用布置方案时,在中洪水流量情况下,口门区内横向及回流流速难以满足规范要求;当采用下引航道口门区分开布置形式时,二线船闸下引航道口门区多项流速在各级通航流量下基本满足规范要求。     

弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件研究

当船闸下游引航道口门区位于河道的弯曲窄槽段时,由于河道水深较浅、通航水流条件非常复杂,不利于通航。依托京南枢纽二线船闸工程,采用1∶100整体物理模型,对弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件开展系列试验研究。结果表明:1)原枢纽平面布置方案存在缺陷,下游引航道口门区水流条件易受弯道顶冲水流的影响,弯道处断面束窄导致流速较大。2)同时隔流堤高程太低,会引起水流翻过隔流堤产生混乱水流的现象。提出改进措施:1)上游隔流堤高程应加高至33.46 m,下游隔流堤高程应加高至32.58 m。2)推荐增设隔流墙、调顺岸线,同时开挖河床等。研究方案为京南枢纽二线船闸工程通航水流条件改善提供了技术支持。     

急弯河段新建船闸上游引航道通航条件研究

在急弯河段已建枢纽上新建船闸工程,船闸布置受限因素众多,通航条件复杂。为分析船闸引航道通航水流条件,建立袁河石洲枢纽180正态物理模型,开展急弯河段船闸上游引航道通航水流条件试验,对比隔流堤不同长度口门区的流速分布,同时结合自航船模试验分析船闸口门区通航条件。结果表明,延长隔流堤对减小口门区横向流速峰值、改善流态作用明显;隔流堤延长250 m时,石洲船闸上游引航道最高通航流量可达到规范要求的20 a一遇洪水。