滩势转移法在澜沧江急浅滩整治中的应用

急浅滩是山区河流常见的滩险类型,常规整治方法难以奏效,为此提出滩势转移的整治方法。该方法将原急滩滩势转移为新滩,形成缓流区等供船舶上行的滩段,旨在整体达到通航条件。应用河工模型试验研究手段,以澜沧江曼厅大沙坝河段的无名洲急浅滩为例,分析滩险特性和成因,指出扩大泄水断面法等常规整治方法难以整治的根由,阐明滩势转移法的基本思路、工程布置以及整治效果的分析方法,得出滩势转移法的适用条件和范围。滩势转移法适用于滩间关联性较强、常规整治方法影响大的滩群整治中,原滩整治后消滩指数X_(F)不宜过低,以0.8~1.0为宜;新滩需要较强的束水作用,但形成的急滩碍航区不能过宽,需留有上滩适航区。

引航道导墙透空技术改善流态的数值模拟研究

引航道口门区水流条件的好坏将直接影响船舶的行驶安全,因此对其研究具有重要的意义。以景洪电站为研究背景,将引航道透空隔水墙的闸孔出流通过流量相等原则等效为堰流出流,把多连通计算域变为单连通计算域,此方法便于在平面上修改节点高程,解决了平面二维水流数学模型难以处理多连通域边界的问题。计算结果表明,按透空结构的隔水墙边界处理后,最大回流、最大纵流、最大横流有着不同程度的减弱,且最大回流的减弱程度最为明显,这与物理模型的试验结果相比也是吻合的,说明等效堰流法处理此类边界较为有效,计算结果符合实际。

澜沧江小白塔滩航道整治

针对澜沧江小白塔滩出现的局部水深不足、航槽岸线不规则、水流流态较差、洪水期流速与比降组合超过消滩水力指标等问题,采用"航道尺度解决、流态改善、急滩缓解"等方案,应用平面二维水流数学模型进行航道整治研究。研究表明:"切嘴""炸礁"等整治措施具有平顺岸线、改善流态等作用,整治后的滩段航道尺度可满足规划航道等级要求。

长江重庆主城区河段水沙变化特征分析

在自然因素和人类活动的综合作用下,近期(2000年后)长江重庆主城区河段的水沙特性发生了一定变化。基于长江寸滩站、朱沱站和嘉陵江北碚站(简称"三站")1955-2011年的流量和悬移质含沙量资料,分析了长江重庆主城区河段的水沙变化特征,结果表明:径流量和输沙量主要集中在汛期,年内分配具有高度集中和极不均匀的特点;径流量和输沙量年际交替变化,水沙阶段变化过程总体具有同步性,且均表现为长程正相关;与2000年前相比,三站近期的年均径流量分别减少了5.4%、5.0%和8.0%,年均输沙量分别减少了62.1%、44.3%和97.1%;三站年输沙量总体随年径流量呈递增变化,但不同时期的水沙关系差异较大。

基于澜沧江实船试验对兹万科夫船舶阻力计算方法的修正

考虑到采用兹万科夫法计算山区河流船舶阻力的局限性,结合澜沧江500 t级机动船实船静水航速试验,分析船舶阻力试验结果与兹万科夫法计算结果的偏差,提出按总阻力系数、剩余阻力、剩余阻力指数进行修正的思路和方法,建立相应修正系数与船舶弗劳德数、船宽吃水比的函数关系,对比上滩航行与静水航速实船试验结果,进行二次修正,总结出总阻力和剩余阻力二次修正系数以及适用范围。

基于极速法的卵石浅滩整治线宽度的确定

常规卵石浅滩整治线宽度的确定方法如河相关系法、水力学法、河流动力学法及经验法等,不能充分体现浅滩的基本特性。提出了一种基于浅滩断面形态、航槽布置位置、流速分布等特性的整治线宽度计算方法——极速法;引入航槽水深系数ηH、航槽流速系数ηV、急滩上滩水力指标E C等参数,导出了体现滩险个性的整治线宽度计算公式;借助平面二维水流数学模型,采用极速法对长江上游白沙水道河段梨子碛卵石浅滩的整治线宽度B 2进行了验算。结果表明:用极速法计算得到的整治线宽度范围B 2=436~440 m,与实际工程吻合(长江上游宜宾—重庆河段实际工程的整治线宽度范围B 2=400~500 m),说明极速法计算式合理可行,可应用于类似浅滩整治工程的设计及方案优化。

山区航道机动船消滩水力指标的无因次表达及计算

消滩水力指标一般是指某船舶在额定载重、额定主机功率条件下能够自航上滩的最大航线流速和坡降的组合,是判定船舶能否自航上滩的临界水流条件,是急滩整治效果分析的参照依据。分析现有确定急滩消滩水力指标的方法存在的缺陷,指出了现有综合消滩水力指标表达式存在的关键参数选择不合理、影响因子与主变量的关系不明确等不足。基于水流阻力与流速、坡降阻力与坡降的基本关系,依据船舶推力与航行阻力平衡的基本原理,从克服现有消滩水力指标计算和表达等不足的角度出发,导出了无因次消滩水力指标传统表达式和预估公式。应用澜沧江500 t级船舶静水航速实船试验结果,获得了螺旋桨实际转速与额定转速之比随进速系数的变化规律,计算消滩水力指标时,螺旋桨转速不宜取额定转速。结果表明,兹万科夫公式计算的水流阻力与船舶推力存在较为明显的偏差。绘制了阻力修正系数随船舶弗劳德数的修正曲线,指出兹万科夫水流阻力计算公式需根据实船试验结果进行适当修正。分析计算了澜沧江多种机动船型的消滩水力指标,检验了无因次消滩水力指标传统表达式的合理性,证明采用无因次项的抛物线描述消滩水力指标中流速、坡降的关系甚为恰当。基于因次分析原理,通过澜沧江多种机动船消滩水力指标的数值回归分析,建立了无因次消滩水力指标预估公式,该公式明显提高了消滩水力指标的计算效率。

澜沧江货船静水航速估算方法

考虑到澜沧江货船特有的大功率小吨位、浅吃水的船型配置特点,结合澜沧江500 t、300 t级机动船实船静水航速试验,分析试验结果与海军系数法、巴甫米尔法、爱尔法、兹万科夫法等现有航速估算方法计算结果的偏差,结果表明,提出基于相对航速、无因次功载比、阻力系数,以及综合因素4个层次的澜沧江货船静水航速估算思路与方法。

抛石沉降附加历时及其对漂距的影响分析

沉降附加历时是指抛石按实际变速沉降与以稳定沉速匀速沉降之间存在的历时差,目前还没有深入研究。基于抛石沉速和行程的理论方程式,引入沉降形阻系数、单径稳降历时和粒径水深比等参数,简化了抛石沉速和行程的理论公式结构,给出了沉降总历时和附加历时的精确解及等同的近似解,建立了沉降附加历时无量纲关系式和平均沉速理论计算式。实例分析表明,沉降附加历时比随着粒径水深比呈线性增加。基于流速垂线均匀分布的漂移速度和漂距方程,建立了相对漂距与佛汝德数和粒径水深比的无量纲表达式。分析结果表明,当粒径水深比为0.01~0.05时,忽略附加历时可使漂距偏差达到5%~50%,当粒径水深比为0.1时,偏差甚至超过100%。

枢纽不同泄流方式的水流恢复距离研究

计算水流的恢复距离,可以分析下游引航道口门区的通航水流条件是否受到了上游电站在不同泄流工况下的影响,进而可为电站的调度运行提供参考。以景洪电站为研究背景,分析了发电、控泄发电及敞泄停机这3种工况下的水流沿程分布情况,并与无坝全断面泄流工况的水流沿程分布情况进行比较,提出了水流恢复距离的概念,计算了不同工况下的水流恢复距离。结果表明,两侧泄流的恢复距离均大于中段泄流的恢复距离,泄流宽度所占的比例越大,恢复距离越短,泄流流量越大,恢复距离越长。通过对全断面泄流工况和极限泄流工况在引航道口门区水流条件的对比可知,当水流恢复距离大于引航道的长度时,相对应的泄流工况会造成引航道口门区水流条件明显的变化,此时需要考虑电站泄流对下游通航的影响。

枢纽分散泄流对下游河道通航水流条件的影响研究——以景洪电站为例

应用平均水深有限元法平面二维水流数学模型,以景洪电站大坝泄流为例,采用流场一致判别标准,分析了大坝全断面泄流和分散泄流坝后流场的变化情况和流速的分布,得到了大坝分散泄流与全断面泄流流场趋于一致的最大沿程距,建立了泄流流量与最大沿程距间的关系式,确保汛期船舶的行船安全情况下,为大坝孔口泄流提供科学依据.

长江上游关刀碛急滩段航道整治模型试验研究

莲石滩是长江上游羊石盘-上白沙水道重点碍航险滩之一。河段碍航特性为上险中浅下急,下段关刀碛枯水急滩碍航。采用模型试验的研究手段,对航道整治工程方案进行了研究,模型试验表明,推荐方案实施后.航道条件得到有效改善.

长江上游钱口石梁滩切礁整治试验

钱口石梁是长江上游羊石盘—上白沙水道中水急滩。通过分析该滩段的碍航特性及滩险成因,采用模型试验方法对切礁整治方案进行研究。整治工程方案的影响因素包括切礁深度(4、5、6m)、切礁范围(全部切除和部分切除)、弃渣填槽。结果表明:不同的切深方案,流态基本相同,横流减弱明显,基本不碍航;全部切除方案优势明显,航标数量减少,布设难度降低,航道维护和运行费用较小;弃渣填槽后,泡水和漩水一定程度减弱,流态进一步改善。推荐采用切礁深度5m、全部切除,并将弃渣填槽的方案。方案实施后航道条件得到有效改善,航道维护难度和运行成本降低。

长江上游莲石滩鱼鳅石段航道整治模型试验研究

莲石滩是长江上游羊石盘-上白沙水道重点碍航险滩之一。河段碍航特性为上险中浅下急,中段鱼鳅石段枯期出浅碍航。采用模型试验的研究手段,对航道整治工程方案进行了研究,提出推荐方案。模型试验表明,推荐方案实施后.航道条件得到有效改善。

透空式导航墙复杂边界水流数值模拟处理技术

在水利枢纽中,船闸引航道口门区存在回流、斜流等不良流态,工程中通常在下引航道口门区处采用透空布置的导航墙优化水流。文中以景洪水电站下游导航墙为例,采用平面二维水流数值模拟,基于薄壁堰等效溢流研究了引航道口门去栅栏过流现象。计算结果表明口门区所有水流回流包括最大回流值接近1m/s的回流均被消除,与实际工程情况相符,为类似透空式引航道工程口门区的数值模型计算提供了借鉴。