EXPERIMENTAL FEEDBACK ON THE INVESTIGATION OF HYDRAULIC CHARACTERISTICS FOR THE SHIP-LOCK FILLING AND EMPTYING SYSTEM OF TGP

Where hydraulic characteristics of ship lock filling and emptying system are concerned, there are much bigger differences between prototype and model experiments. Based on the results of the prototype experiments fur the Three Gorges Project （TGP）, experiments on the feedback model were conducted of the ship-lock filling and emptying system, by means of technologies of drag reduction, under similar conditions as the operation of the prototype project. The experimental results show that the difference of drag co efficient reached-44% hetween the prototype and the model for the filling and emptying system of the ship-lock No. 3 for TGP and the difference of discharge coefficient was ahout 33% between them. The technologies of drag reduction are more efficient in the simulation of a ship lock filling and emptying system in order to he consistent for discharge, water level, time average pressure and pulsating pressure between prototypes and models.

融江麻石船闸改建工程输水系统水力学模型试验研究

针对麻石船闸改建工程闸室规模大、工作水头高、水力指标要求高等问题,通过建立比尺为1:25的整体水工物理模型,对船闸输水过程水力特性、船舶停泊条件、输水廊道压力特性、进出水口及引航道水流条件等展开研究。结果表明:通过在明沟内增设消力槛、增大廊道突扩体升坎转弯半径、增加进水口面积以及降低进水口高程等优化措施,在推荐的阀门运行方式下,各项水力指标均满足规范及设计要求,研究成果可为类似工程提供参考。

笏洲船闸输水系统水力学模型试验研究

笏洲船闸平面尺寸大、瞬时流量大、输水强度高,闸室内无消能工,闸室停泊条件有待检验,引航道采用非对称布置,易形成回流、斜流等水力学问题。通过比尺1:30的整体水工物理模型试验,对船闸输水过程水力特性、输水廊道压力特性、船舶停泊条件、进出水口及引航道水流条件等展开研究。结果表明,在闸室及出水口增设消力槛并优化其布置形式后,闸室内停泊条件和下游引航道通航水流条件明显改善。在推荐的阀门运行方式下,各项水力指标均满足规范及设计要求。研究成果可为类似工程提供参考。

船闸开通闸运行与门缝输水研究进展

船闸三角闸门可双向挡水和动水启闭,具有开通闸运行和门缝输水的突出优势,能够显著提高船闸的运行效率。针对内河水运高质量发展要求和多座新建船闸开通闸运行技术需求,系统总结了三角闸门船闸开通闸和门缝输水实际应用及相关研究进展,阐述了影响其应用的主要影响因素。在分析目前存在主要问题的基础上,提出应将运行经验与相关技术指标观测研究相结合,构建开通闸和门缝输水运行的基础理论与规范标准,为其广泛应用提供科学依据。

西津二线船闸阀门段空化特性及抑制效果

针对船闸阀门段空化问题,以新建的西津二线船闸为例开展原型观测研究,观测表明:充泄水阀门采用设计阶段阀门模型推荐的门楣体型,原型中实现了门楣自然通气,充泄水阀门双边开启最大通气量分别为0.11、0.17 m^(3)/s。门楣通气抑制阀门段空化效果显著,整个阀门开启阶段,闸顶未听见不通气存在的明显的空化泡溃灭声及雷鸣声;与不通气相比,门楣通气后充泄水阀门双边开启过程中空化噪声强度平均降低60%、82%;充泄水过程中,闸顶声级计在开阀期间所采集的平均噪声分别为68、79 dB;门楣通气后,阀门吊杆振动得到明显改善。防空化措施能够有效保护阀门及阀门段廊道免受空蚀侵害,保障船闸安全高效运行。

柳江红花二线船闸阀门段廊道压力特性三维数值模拟

工作阀门是船闸输水系统的咽喉,其性能直接影响船闸的安全高效运行。依托柳江红花二线船闸工程,建立了输水系统整体和阀门段廊道局部三维数学模型,通过对比闸室水位、输水流量及阀门段廊道非恒定压力过程线得出,相比局部三维模型,构建的整体三维模型能较好地模拟阀门后廊道压力变化过程。针对充水过程双边阀门连续开启和单边阀门连续开启进行计算发现,在满足设计输水时间的最不利工况下,阀门后廊道顶部未出现负压现象。计算方法可为船闸阀门水力学数值模拟借鉴参考,模拟成果可对类似工程的安全运行提供技术支撑。

清远枢纽三线船闸平面布置方案

针对清远水利枢纽周边建筑物众多引起的三线船闸平面布置较为复杂的问题,通过对比分析闸位方案、结构预留和空间预留方案,并采用数值模拟的方法,确定了左岸闸位及双线船闸互灌互泄、结构预留的方案。同时,方案还将上游右侧透水导流堤长度延长至350 m,以确保平面布置的合理性。提出船闸平面布置方案应从通航水流条件、与枢纽既有建筑物的相互关系、对已建建筑物结构安全和正常运行的影响、施工期通航、征地拆迁、工程投资等方面综合考虑,对周围建筑物众多、环境受限情况下的船闸布置方案选择具有重要的指导意义。

贵港航运枢纽二线船闸输水系统水力学试验

贵港航运枢纽位于贵港市上游6.5 km处西江郁江河段,船闸设计有效尺度280 m×34 m×5.6 m(长×宽×门槛水深),采用闸墙长廊道多支管分散输水系统形式,设计最大水头14.1 m.通过对输水系统水力特性、廊道压力、闸室和上下游进出口流态、船舶(队)系缆力的观测,提出了上闸首阀门后廊道高程、闸室三明沟消能等部位的合理布置方案,杜绝了充水过程中的门后检修门井掺气,进一步均匀闸室内横向水流分配,使得设计船(队)舶的泊稳条件更好地满足规范要求.研究表明采用闸墙长廊道多支管输水型式是可行的.

船闸输水系统水动力学研究综述

基于国内外大量研究资料,从船闸输水系统水动力学研究方法、船闸输水系统消能设施、船闸输水系统空蚀空化和闸室船舶系缆力研究等方面对船闸输水系统水动力学的研究进行了系统论述和评析,并对船闸输水系流水动力系的研究前景进行了探讨。

船闸设计的新进展

简要介绍了即将出版的国际航运协会船闸工作组(PIANC WG29)的报告"船闸的创新设计",概述了近20年来船闸设计在理念和方法等方面发生的变化,介绍了船闸输水系统和水工结构等方面值得关注的一些进步.船闸设计是一个多目标优化的复杂过程,在设计中必须解决好多目标的综合优化.在设计方法方面,确定性方法正在被风险分析方法所取代,最低建设成本标准将被全寿命周期成本优化替换.

船闸灌泄水引航道内波幅与比降研究

通过研究船闸灌泄水非恒定流在引航道内长波运动的水力特性,分析了船舶(队)在引航道中航行、停泊及船闸运转的影响。从而得出,引航道允许比降应按控制船型确定,引航道断面设计应顾及闸室宽度的流量变化。

乌江银盘船闸输水系统选型研究

银盘船闸设计最大工作水头36.5 m,是目前国内单级水头最高的船闸。为简化过大水头带来的阀门水力学问题,提出了带调节水池和带省水池的船闸方案。通过对三种输水系统型式进行分析比较,结果表明,推荐的省水船闸方案不仅能满足设计和相关使用要求,还可将阀门工作水头减少一半,且船舶过一次闸可节省水量48.6%。

三峡船闸输水系统分流口型式研究

采用局部模型试验研究方法，对三峡船闸闸室第一及第二分流口的布置型式进行了不同方案比较；对分流口流态、分流比及压力等因素进行综合分析后，提出了较为合理的分流口布置型式，为修改设计提供了依据，并可作为其它高水头船闸设计参考。

高水头船闸输水阀门启闭力特性研究

高水头船闸输水阀门在运行过程中受水动力荷载作用影响,工作条件非常复杂,直接影响阀门的启闭力。由于阀门启闭力是决定启闭机容量和阀门自重的关键设计参数,因此有必要开展专门研究。1)针对反弧门形式,分析了阀门启闭速率、阀后廊道体型、阀门作用水头对启闭力的影响。2)通过改变阀门门型、底缘形状、支臂包护方式等形状系数,研究阀门的形状阻力对阀门动水启闭力的影响,获得相关规律。3)采用三峡船闸阀门启闭力原型观测数据对模型试验值进行验证,两者结果吻合度较好,三峡船闸输水阀门启闭机容量和阀门自重可以满足动水开启和关闭的要求。

内消能工在船闸输水系统中的应用分析

针对高水头单级船闸,提出船闸输水系统设置内消能工的设想及总体布置原则.在分析各种典型内消能工消能原理和水力特性的基础上,确定了适合船闸输水消能特点的竖井式内消能工,并给出设置竖井式内消能工输水系统的具体布置和主要尺寸的确定方法.依托世界单级水头第三位的乌江银盘船闸工程,对该船闸设置竖井式内消能工输水系统方案进行布置和初步的计算分析.结果表明,竖井式内消能工可消耗大部分水流能量,并改善闸室内的水流条件,同时创造了稳定的通气条件,可大大优化阀门的工作条件,但输水时间稍长.

西江航运干线桂平二线船闸闸底长廊道输水系统水力学模型实验研究

在进行西江航运干线桂平二线船闸闸底长廊道输水系统布置和水力分析的基础上,建立了1∶30输水系统整体物理模型,重点研究了34 m宽闸室单根主廊道的闸室水流条件和船舶系缆力。实验研究表明:输水水力特性满足相关规范要求,且设计值与模型实验值吻合较好,经过调整后的闸室出水布置可以满足闸室停泊条件要求,实验达到了预期的目标。

船闸闸室灌泄水过程非稳定渗流特性

为了研究船闸闸室在非均质成层地基、灌泄水条件下的非稳定渗流特性,根据渗流基本理论,将渗流分为固结渗流与瞬时稳定渗流。以工程实例为依托,利用有限元软件ABAQUS建立二维渗流模型,模拟船闸灌泄水过程,考虑流固耦合,分析非稳定渗流特性及影响。结果表明,随着灌泄水的周期性变化,测压管水位存在周期性、衰减性与滞后性;在灌泄水过程中,存在泄水、灌水速度零点;泄水末期,非稳定渗流计算的渗透应力沿高程均大于低水稳定渗流计算值,渗透稳定系数降低,发生渗透破坏的可能性加大。因此,在船闸防渗设计中应充分考虑非稳定渗流场的影响。

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。

闸下变动水位的船闸输水水力学计算

为解决强潮海域闸下潮位变化剧烈的船闸输水系统水力学计算问题,以现有规范为基础,从输水计算原理出发,推导了变动水位条件下的输水水力学计算方法,应用该方法计算分析了变动水位对三堡船闸安保工程输水的影响,并对闸室面积、初始水头、闸外落潮速度等因素进行敏感性计算分析。结果表明,采用该方法计算得到变动水位条件下输水时间缩短,最大流量、最大比能也小于取初始恒定水位的计算成果,结果更符合强潮海域船闸实际输水过程,为类似条件船闸输水水力学计算提供了一种技术、经济合理可行的计算方法。

高水头船闸输水系统研究综述

高水头船闸是内河船闸逐步发展方向.从输水系统布置、水力特征、消能工型式、关键技术等方面对高水头船闸输水系统进行了综述;并介绍了中国、美国、前苏联等航运发达国家的船闸输水系统建设经验和研究成果.