非额定工况实船试验确定消滩水力指标的方法

消滩水力指标是急滩整治依据的一项标准,但采用实船试验确定时常常难以满足理想的额定条件。首先指出了实船试验确定消滩水力指标的3个理想额定条件,给出了额定载重,额定功率条件下确定消滩水力指标的简单方法。根据非额定工况和额定工况各自的受力平衡方程,导出了将非额定工况的实测对水航速转换为消滩水力指标对应航速的转换公式,并给出了兹万科夫阻力公式法、通用阻力公式法和修正通用阻力公式法等3个转换方法。依据澜沧江四级航道静水航速和上滩实船试验成果,演示了测点数据的取舍、推进系数的计算、坡流指标的拟合等过程,并对比了3个转换方法的计算成果,推荐了简便合理的转换公式。

内河船舶航行阻力及通航水力指标计算

以山区河流澜沧江为代表,采用实船静水航速试验资料,对原兹万科夫公式进行了修正,提出了适合于澜沧江代表船舶的水流阻力计算式.对比其他山区河流船舶航行阻力的研究成果,讨论了内河船舶的航行阻力计算方法.结合坡降阻力计算,建立了澜沧江急流滩的通航水力指标,并与其他内河航道的通航水力指标进行了比较分析,明确了各典型内河航道通航水力指标与航道条件的关系.

澜沧江船舶航行阻力及通航水力指标研究

采用螺旋桨推力与船舶航行阻力相平衡的原则,以兹万科夫水流阻力计算公式为基础,根据澜沧江实船静水航速试验资料,以船舶浸水面积与水流佛劳德数为典型参数,对原兹万科夫公式进行了修正。提出了适合于澜沧江代表船舶的水流阻力计算公式。结合坡降阻力计算,探讨了多种工况下的船舶推力和航行阻力的计算问题,提出了一系列急流滩消滩流速—比降组合。并建立了应用方便、结构简单合理的澜沧江通航水力指标,即船舶能自航上滩的最大流速—比降关系式,为澜沧江航道的规划、设计及整治提供了理论基础。

长江上游卵石急滩消滩水力指标研究

长江上游卵石急滩经过多次整治,仍然碍航,水力指标的不确定性是卵石急滩整治不成功的原因之一。根据交通部发布的长江上游的标准船型,采用理论计算和船模试验方法,对长江上游卵石急滩的水力指标作了研究。按照概化水槽的船模试验结果率定理论计算方法的计算参数,得到叙渝段标准船队消滩水力指标。

三峡库区急流滩代表船舶自航上滩水力指标研究

三峡水库蓄水以后,库区航道通航条件大为改善,对上游经济发展具有重要的促进作用。但在汛期库尾洪水急流滩,由于水流较急通航能力受限,遏制了库区通航能力全面提升。针对3000吨级代表船舶在库尾洪水急流滩自航上滩的实测资料,结合川江水力指标理论研究方法,确定了三峡库区洪水急流滩河段3000吨级船舶自航上滩的水力指标。为库尾洪水急流滩的规划、设计及整治提供理论依据。

急滩消滩水力指标的合理表达式

在分析现有表达急滩消滩水力指标的方法--数值法、曲线法和关系式法的基础上,说明关系式法为较严谨合理的表示方法。指出了现有表达消滩水力指标的关系式存在指标不统一等不足,特别是滩口计算长度取1倍船长时存在诸多不合理,为不合适的计算长度。通过船舶有效推力与航行阻力受力平衡分析,导出急滩消滩水力指标的合理表达式,并依据川江、澜沧江等现有消滩水力指标的研究成果,分析出滩口段计算长度宜取1.5~2.0倍船长。

消滩水力指标的确定方法讨论

消滩水力指标是山区河流航道整治设计中必须首先明确的问题。归纳和评述了现行的5种消滩水力指标确定方法:实船实验法、经验分析法、阻力计算法、能量分析法和船模试验法。指出在目前航道界较常用的一种阻力计算法—兹万科夫法,有着明显优势和在计算中还存在一些有待解决的问题,如驳船船队阻力、倒比降滩段比降阻力计算以及浅水和狭窄水道对船舶阻力的影响等。

消滩水力指标确定方法

为寻求可直接计算消滩水力指标确定方法,从船舶有效功率与滩上水流功率对比的角度提出了功率法,并通过理论分析与滩段概化模型的船模上滩试验进行了验算。结果发现船舶自航上滩时其有效功率大于水流功率,并随对岸航速的增加,大于的幅度越大;船舶不能自航上滩时,其有效功率小于水流功率。可见,与其他确定方法相比,功率法可以通过滩段的水力条件和不同船型的性能资料直接计算消滩水力指标,满足航运发展的远期设计需要,可推广应用于急流滩险的航道整治工程设计。

澜沧江急滩消滩水力指标确定方法

依据澜沧江多个急滩的实测和研究成果,采用成滩流量法获取了代表船型的初步消滩水力指标,指出初步消滩水力指标存在数据离散、指标不系统、难应用等不足,需要将其推算为常规的便于应用的系列指标;通过船舶有效推力与航行阻力受力平衡分析,导出急滩消滩水力指标的合理表达式,将流速、比降合并为一个称为消滩判数的综合消滩指标;用消滩判数表达式对初步消滩水力指标进行曲线拟合,可简单地确定出应用方便的合理的系列消滩水力指标。

消滩水力指标的确定方法讨论

消滩水力指标是山区河流航道整治设计中必须首先明确的问题.在归纳和评述现行消滩水力指标确定方法的基础上, 指出阻力计算法有着明显优势,现航道界多用兹万科夫法计算,但计算中存在一些有待解决的问题,文中对此提出了进一步研究的设想.

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。

长江宜宾—重庆河段急滩消滩水力指标研究

急滩是山区河流浅滩、急滩和险滩三大主要碍航滩险类型之一。介绍和评述了确定消滩水力指标的5种主要方法:经验分析法、航行阻力推算法、实船试验法、船模试验法和数学船模法。采用航行阻力推算法和船模试验法对长江宜宾至重庆河段急滩消滩水力指标进行研究,确定了消滩比降、流速组合,可作为急滩整治设计依据的关键参数。

澜沧江望江楼段消滩水力指标研究

山区河流水面比降大、水流流速急、浅滩数量多,碍航情况严重。由于对急滩水力指标的标准认识不足,部分河道整治效果较差。为进一步研究山区河流水流特性,本文以澜沧江望江楼段为研究实例河段,根据河段的规划航道等级和设计代表船型,采用数值模拟结合的方法,对其消滩水力指标进行了详细的计算、研究。研究结果显示,澜沧江望江楼河段的消滩水力指标组合为1‰×3.82m/s;2‰×3.76m/s;3‰×3.52m/s。同时,根据工程河段在最高、最低通航水位下数模分析成果,工程河段主航槽在各工况下流速在0.5～2.5m/s范围内。因此,澜沧江望江楼河段在各工况下的水流条件满足消滩水力指标。

鲁北平原区防洪排涝河道主要水力指标推算分析

在新老河道的开挖、疏浚治理工程设计中,河道水力指标的分析是技术上的一个重点,也是对防洪排涝河道进行综合治理的基础。鲁北平原区防洪排涝河道,尤其是东营地区徒骇河流域的河道具有平原河道的鲜明特点,其水力指标的分析有一定的相似性。文章结合东营市广蒲河综合治理工程中的疏浚工程设计,对鲁北平原区防洪排涝河道主要水力指标进行了分析。

高流量脉冲作用下河流交汇区鱼类水力生境指标时空变化

干支流交汇区是鱼类生存栖息和洄游迁徙的重要场所,交汇区水文条件复杂,水流结构时空演替变化,将对鱼类水力生境指标变化产生直接影响。研究高流量脉冲条件下河道交汇区鱼类水力生境指标的变化特征,对河流生态系统保护具有重要意义。以长江与嘉陵江交汇区为例,采用三维水流数值模拟方法,分析鱼类水力生境指标时空分布与高流量脉冲过程的响应关系。结果表明:涨水过程干支流顶托作用增强,交汇区弯曲河道凹岸及河底深槽处出现最大流速,凸岸分离区回流区宽度减小;栖息地适宜度指数SH大于0.8的区域在深槽和边滩间移动,随涨水过程向河底及凸岸边壁偏移,随落水被压缩至凹岸深槽及边滩;高流量脉冲条件下,交汇区微生境适宜性面积A随涨落水呈先增大后减小的变化趋势,A峰值出现在高流量脉冲峰值附近。

弯道鱼类产卵场水力生境指标的空间分布

弯道鱼类产卵场是鱼类栖息地中重要且敏感的场所,基于三维水流数值模拟,以长江流域中的重要经济鱼类四大家鱼为代表,开展弯道鱼类产卵场水力生境指标的空间分布研究。结果表明:①弯道断面水面至水底方向,流速减小,最小流速接近0.19 m/s。弯道凹岸侧的流速适宜度S_(u)随水深的增加先增大后减小,凸岸侧下游出口段S_(u)较为稳定。②横向流速沿横向梯度G_(yy)与纵向流速沿垂向梯度G_(xz)在凸岸均沿程先增大后减小再增大,在河心先增大后减小。③凸岸的弯道前半段断面上,平均涡量Ω的增加速度随流量增加而加快,后半段断面Ω的增加速度趋于平缓,河心与凹岸Ω的增加速度均随流量的增加而加快。④弯道中的大部分区域较适宜鱼类产卵,流量较小时,中水层更适宜鱼类产卵,鱼类在流量较大的情况下偏好选择高水层产卵。

长江与嘉陵江交汇区特征汇流比水生指标分布

采用三维水流数学模型,分析长江与嘉陵江交汇区特征汇流比下的水力生境指标分布特性,结果表明:(1)鱼类生长期和繁殖期下的沿程水位变化特征相似,交汇口水体挤压产生壅水,交汇口下游河道形成回流区,流体脱离交汇区后受到左岸侧碍航外梁影响,流体被压缩至右岸形成高速主流区,研究区域整体流速呈现左低右高趋势。(2)交汇前鱼类适宜栖息地均匀分布于河道深槽中下层,分布面积随流量增大而增大;交汇后鱼类适宜栖息地主要分布于干流深槽水体中下层及右侧边滩,随着流量增大,适宜区域向河床及右侧边滩转移。

复杂水力条件下大落差高流速截流施工技术

安哥拉凯凯水电站是非洲在建最大水电站,被誉为“非洲三峡”工程,总装机容量2172兆瓦。凯凯水电站采用隧洞导流、河床围堰全年挡水的导流方案。针对导流洞设计分流条件差、作业区域受限、合龙段落差大、流速高及闭气难度大等特点,结合截流模型试验结果,在大量前期准备工作及实践经验总结的基础上,通过“U”形裸岩河床高水力学指标下窄戗截流进占合龙的施工方法、窄戗进占龙口水力学改善技术、远距离粘土铺盖施工技术等一系列技术的研究和运用,顺利实现了截流。

复杂水力条件下高流速大落差截流施工技术研究

安哥拉凯凯水电站位于安哥拉母亲河宽扎河上,是目前中资企业在非洲承建的最大水电站,被誉为“非洲三峡”工程,总装机容量2172兆瓦。凯凯水电站采用隧洞导流、河床围堰全年挡水的导流方案。针对河床龙口段落差大、导流洞设计分流条件差(15.6%)、作业区域受限、龙口水力学指标高等情况,结合设计文件要求,在大量前期准备工作及实践经验总结的基础上,开展了U形裸岩河床高水力学指标下窄截流进占合龙的施工方法、窄进占龙口水力学改善技术、高流速区域风化岩石河床水下爆破技术、深水区域黏土铺盖施工技术等一系列技术研究。

跌扩型底流消能工突扩比对边墙水力学指标影响的试验研究

在模型试验成果的基础上,分析了跌扩型底流消能工水流流态,并就突扩比对消力池内流态、底板时均动水压力分布、临底流速、近墙流速的影响进行了研究。结果表明,突扩的存在能有效降低消力池边墙水力学指标。该成果可为工程设计提供一定的科学依据。