抚河疏山水利枢纽船闸通航水流条件研究

为满足水运需求,解决船闸引航道口门区受河段地形和涉河建筑物影响而导致的通航条件困难等问题,保障船舶安全通行,以抚河疏山水利枢纽船闸工程为例,采用数值模拟方法,对枢纽船闸上游引航道口门区通航条件进行计算分析,针对不良流态问题提出优化方案措施,并对方案前后枢纽通航条件进行对比分析。研究表明,调整船闸平面布置等措施对改善设计阶段的枢纽船闸上引航道口门区通航条件是有效的。研究成果可为抚河疏山水利枢纽船闸工程通航及其他类似河段工程提供技术支持。

平陆运河与沙坪河交汇河段通航水流条件试验研究

平陆运河沿线支流众多且支干落差大,支流突发洪水对运河通航水流条件影响较大。选取入汇角度大、支干汇流比大、河底落差大的沙坪河入汇河段为研究对象,采用1:50正态河工模型试验,对沙坪河入汇河段通航水流条件进行系统试验研究。模型试验结果表明,受支流突发较大洪水和支干河底落差较大影响,运河航道内横向流速大且流态紊乱,加之支流口上游铁路桥限制,消能措施布置长度有限,不能达到较好的消能效果。分析认为主要问题在于支流洪水汇入运河后运河横向流速较大,因此治理方案主要解决“调顺水流+消能”的问题。在交汇处布置导流堤、透空消能墩、底部斜向透空式隔流堤,在支流内采取消力池、消力槛等消能措施并进行系列方案对比试验,发现优化方案Ⅲ的通航水流满足通航要求且不会对支流内铁路桥造成影响。

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。

赣江尾闾南支枢纽通航水流条件数值模拟研究

拦河枢纽的施工和运营将显著改变河道的水流条件,对通航产生潜在的影响,因此有必要对枢纽工程不同时期的通航水流条件进行研究和评价。以赣江南支枢纽工程河段为研究对象,建立南支河段二维水动力数值模型,模拟施工期和运营期的河道水动力过程,分析枢纽工程对航道通航水流条件的影响。结果表明:各时期航道内流态相对平顺,不会对通航产生不利影响,在大部分流量工况下水流条件均满足通航要求;仅在施工一期10 a一遇工况下,临时航道有部分区域流速超过赣江航道通航流速控制指标(2.00 m/s),长度约为2 000 m,流速最大值为2.54 m/s;在施工二期、运营期,河段航道内水流条件均满足通航要求。研究结果可为赣江南支枢纽通航安全和运行调度提供参考。

分散梯级船闸输水时的作用水头和中间渠道断面形式对通航水流条件的影响

针对分散梯级船闸中间渠道的通航水流条件问题,研究了中间渠道断面形式对其影响。提出了矩形断面与梯形断面中间渠道的作用水头计算公式。采用数学数值模拟的方法研究两种断面形状对船闸通航水流条件的影响。结果表明:1)中间渠道充泄水的船闸作用水头一致,其水位呈现周期性的变化。2)改变中间渠道的断面形式对船闸输水时的流量变化趋势与输水时间影响较小。3)相较于矩形断面,梯形断面的中间渠道可以有效地减小上游船闸泄水过程中的水位变幅、振荡波波高、最大水面坡降和最大纵向流速。研究为分散梯级船闸中间渠道的设计提供了理论支持。

基于FLOW⁃3D数值模拟和物理模型试验的水闸水流条件研究

介绍FLOW-3D数值模拟和物理模型试验在海口市龙塘大坝枢纽改造工程水流条件研究的应用,通过各工况的数值模拟与物理模型试验,对水闸水流流态、流速和沿程水面线等水力特性进行计算与观测。经对比分析,各工况下FLOW-3D数值模拟和物理模型试验所得的流态、水面线、流速变化及分布规律基本一致,为研究泄水建筑物布置及体型设计的可行性及合理性,泄水建筑物设计及运行管理提供了科学依据。

不同开挖条件对山区挖入式码头通航水流条件影响分析

开挖进出港航道与港池将会改变河道原有的河床地形高程,进而改变其原有的水动力条件及其泥沙冲淤状况,对通航条件造成影响。以犍为孝姑码头为依托,采用Mike21建立二维水沙数值模型,分析开挖进出港航道和港池工程前后,以及改变进港航道的深度、宽度、角度等之后的水流运动形态和泥沙淤积的情况。结果表明:开挖进出港航道和港池后对原有的主航道整体水流和泥沙条件影响较小,对船舶进出港的通航条件影响较小;不同的开挖条件对进出港航道和港池的水沙条件影响不同,不同开挖角度对孝姑码头的水沙影响较大,30°布置形式更能满足孝姑码头的通航水流条件。

导流墩布置对岩滩升船机下游口门区通航水流条件影响

针对岩滩升船机升级改造后口门区水流紊乱,横流、回流强度超标等问题,采用二维数学模型,重点论述导流墩不同布置方式对口门区通航水流条件影响,分析导流墩不同形状、数量和相对间距下的水流流态,对比口门内横向流速、纵向流速及回流流速等水力参数,进一步探究导流墩布置规律,优化导流墩布置方式。结果表明:导流墩对口门区通航水流条件有明显改善作用,在岩滩下游口门区布置7~8个八边形导流墩,且当导流墩的间距和长度之比控制在0.50~1.00范围时,可有效改善岩滩升船机下游口门区通航流态,使其满足船舶安全通航要求。

平陆运河老村河支流入汇段通航水流条件优化

支流入汇会导致主流局部出现横向流速及明显的水位波动,进而对运河安全通航产生不利影响。天然条件下,老村河汇入口的局部区域横向流速超过相关通航标准的要求,严重影响航道航行安全,因此需要对超标河段进行优化整治。针对汛期泄洪支流对运河通航水流条件的影响,采用重整化群(RNG)k-ε紊流模型开展三维精细数值模拟,对不同洪水流量组合下汇流区的通航条件进行研究。结果表明,原设计方案扩宽流速超标河段后,虽然能有效改善汇流区水流条件,但部分区域横向流速仍然超标。优化方案同时采用下移衔接段、设置导水挡墙和扩宽河道等措施,采用优化方案后,汇流区整体通航条件效果良好,水流、水位条件均能满足船舶安全通航要求。

强潮河口船闸口门区建挡潮闸水流条件及回淤分析

联通河口与内河的河口区船闸,由于闸下引航道与主流夹角较大,出口区横向流速大,口门区淤积严重。对此,采用数学模型对八堡船闸出口建设方案典型大潮条件下口门区的流场进行计算,各方案可通航时间主要受纵向流速控制,不建闸可通航时间最长,其次为双闸方案,单闸较双闸略差。采用回流淤积公式对引航道区的淤积进行计算,由于建挡潮闸后其回流尺度、回流流速也有所降低,有利于船舶安全通行,与不建闸相比,建单闸回流淤积减少最大,建双闸减少略小。研究成果可作为工程设计及决策依据。

复杂水流条件下抛石群运动扩散规律研究

为探索复杂水流条件下抛石群运动规律及扩散趋势,总结影响抛石运动的主要因素,以江西省兴国县埠头乡平江右岸防洪工程河道整治Ⅰ标河段为例,应用OpenFOAN软件展开水下抛石过程数值模拟,同时在工程所在省水利研究院试验大厅展开室内水槽试验,对包括抛石着床点、抛高、水深、流速及块石形态等在内的试验结果进行分析;最后展开现场观测,将室内试验结果与观测成果展开比较。结果表明,文章所得到的软件模拟结果与室内水槽试验和现场实测结果均较为吻合,表明此种软件模拟方法对于类似水利工程抛石施工具有普遍适用性,可结合工程实际借鉴选用。

垂直入汇流量控制及航道水流条件综合研究

针对垂直入汇干支流交汇区的平面布置难题,采用正态物理模型对支流的流量控制及交汇区航道水流条件进行模拟研究。试验遵循分流、导流、扩散的思路对支流的入汇路径进行优化,推荐方案试验结果表明:干流无流量时,枢纽能将支流来流按设计分流比分向干流上下游;干流有来流时,枢纽自动将支流来流调整至通过下游引渠汇入干流;各工况下交汇区航道水流条件均满足规范要求。通过增设隔板、流线型分流岛、导流板等综合优化措施能实现流量控制、改善垂直入汇交汇区的航道水流条件的目标。

涡阳船闸改建工程下引航道通航水流条件研究

针对涡阳船闸南岸建设方案建立二维水流数学模型和物理模型,分析验证下引航道通航水流条件。结果表明:①原枢纽布置方案下游存在急弯河段,水流偏转急,口门区存在斜流,水流横向流速较大,不利于通航;②采用调整航线、切滩以及河道疏浚的优化工程措施,可有效改善下引航道的通航条件。推荐方案各工况的横向流速、纵向流速和回流流速均满足规范要求,有效改善了回流与横流现象,可为后期船闸方案设计提供参考和依据,也可为其他类似船闸改善通航水流条件提供参考借鉴。

感潮河段船闸下游引航道口门区通航水流条件研究

珠江三角洲感潮河段船闸既受上游径流影响,又遭遇下游潮流作用,船闸引航道口门区通航水流条件复杂,因此有必要深入研究引航道口门区水流特点及变化规律,为船闸上下行船安全过闸提供依据。以东莞市麻涌镇新第二涌水闸工程为例,建立1∶70水工整体物理模型,通过泄水闸启闭和外江涨落潮不同组合工况分别对船闸下游引航道口门区水流条件进行模型试验,并在口门区选取15个测点和现场流态图综合分析下游口门区水流条件的好坏,结果表明:在泄水闸全开(外江落潮)、泄水闸关闭(外江落潮)、泄水闸关闭(外江涨潮)3种工况下,口门区测点纵向、横向流速值以及角度均满足规范要求;在泄水闸全开(外江落潮)、泄水闸关闭(外江涨潮)条件下口门区呈现低强度回流,在泄水闸关闭(外江落潮)时口门区水流趋于静水流态,但均满足技术要求。

船闸导航建筑物透空形式对通航水流条件的作用分析

本项实验探讨了船闸在导航建筑中的通风结构对于船舶通行的水流状况所产生的作用。本文深入探讨了各种不同空透结构对水流动速、流向以及湍流程度等关键指标的作用,研究表明,船闸及其导航建筑的透空设计在显著程度上决定了通航时水流的状况,这些不同的透空结构会对水流造成不同程度的阻碍和干扰,这直接关系到船舶航行的安全与效率,这项工作为船闸的导航建筑物的规划设计及升级改造,提供了科学的理论指导和强大的技术后盾。

野茅溪大桥的建设对州河航道水流条件的影响分析

文中通过对达州野茅溪大桥工程河段建桥前后进行数值模拟计算,分析桥区河段水流条件的变化,并对大桥桥墩布置、航道选线等提供数据支撑。

九眼桥船闸通航水流条件影响研究

在通航河流中,船闸引航道口门区的水流条件决定船舶出入闸的安全性。本文以九眼桥闸坝改造工程为研究对象,针对九眼桥船闸引航道口门区流速尚不清楚的问题,采用数值模拟的手段开展计算工作,数值模型分别模拟了流量为20.89 m3/s、51.94 m3/s、81.01 m3/s和174.17 m3/s时,引航道口门区的水流条件,计算结果表明在流量为81.01m3/s时,通过相关工程措施,引航道口门区的水流条件可以满足要求,为工程的运行方式提供了参考依据。

三峡大坝至葛洲坝两坝间河段通航水流条件

采用水流数学模型对三峡大坝至葛洲坝两坝间河段的通航水流条件进行研究,结果表明,枯水期日调节条件下两坝间河段的水面比降和流速变化均不影响本河段万吨级船队的航行条件。洪水期间大流量条件下两坝间航道水流条件十分复杂,在葛洲坝坝前水位为66.00 m、流量大于30 000 m3/s时,两坝间的水流条件不能满足现状条件下万吨级船队的通航;随着流量的增加,通航卡口段也随之增加,主要位于水田角、喜滩上下、石牌、偏脑等局部河段。研究成果可为两坝间航线选择与航道治理提供参考。

飞来峡水利枢纽新建二、三线船闸通航水流条件的试验研究

飞来峡水利枢纽由于场地限制,新船闸需要在在凸岸建设,要获得良好的通航水流条件难度较高。本文通过整体定床物理模型试验,研究了飞来峡水利枢纽新建二线、三线船闸并列布置方案在各种正常运行工况下的通航水流条件,对船闸布置方案进行了优化,最终提出了满足通航要求的船闸布置方案,可供同类工程设计参考。

船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究

利用物理模型结合数学模型,研究船闸泄水进入中间渠道后,中间渠道内的水流条件与渠道尺度的关系。根据波动特性,对渠道内水体波动进行了定义。试验发现,船闸泄水正波在前进中波前逐渐变陡,到一定程度,波前水体形状将不再稳定,并形成短周期波。当中间渠道长度约等于泄水波长度一半时,船闸中间渠道振荡波最大。为改善水流条件,应调整输水时间、渠道水深等,以改变泄水波形状,或者直接改变渠道长度。