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。

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。

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。

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。

鄱阳湖水利枢纽航道通航水流条件及优化措施试验研究

针对鄱阳湖水利枢纽通航水流条件是否满足通航安全要求展开研究,建立鄱阳湖入江水道星子—湖山段物理模型,对鄱阳湖水利枢纽一期围堰阶段现状航道、二期围堰及运营期设计航道各典型工况下的通航水流条件进行试验研究。首先通过物理模型试验验证航道内是否产生不良流态;其次针对航道内出现的不良流态提出相应优化措施并进行方案比选;最后对优化后航道内通航水流条件进行试验验证以确保船舶安全通航。模型试验主要结论:二期围堰及运营期设计航道在大流量工况下存在上游口门区横向流速超标及下游锚地段生成大尺度回流等问题。通过实施调整上游隔流堤形式,航道右侧浅滩开挖,下游锚地段下移等措施后,设计航道各工况下水流条件均满足通航安全要求。

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180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。

干支流垂直交汇下跌水工程下游通航水流条件优化

支流入汇往往对干流通航河道流场特性产生影响。在干、支流交汇口支流段上修建水利工程,需优化工程布置以改善其泄流对交汇区通航水流条件的影响。以引江济淮工程派河段某入汇支流跌水为研究对象,通过1∶50比尺物理模型试验,研究跌水泄流以90°角汇入干流时交汇区通航水流条件,提出跌水工程优化布置方案。结果表明:在原布置方案基础上,增大跌水出口段泄槽扩散角度至10°,沿出口扩散段对称布置二级分流墩,并将出口扩散段浚深2 m,在5年及20年一遇洪水工况时,通航水流条件得到显著改善,汇流偏流系数分别为1.13、1.20,交汇区最大横向流速分别为0.15、0.29 m/s,满足规范要求。研究结果可为类似跌水工程布置提供有益参考。

岷江老木孔航电枢纽工程施工期坝区通航方案及通航水流条件研究

老木孔航电枢纽是岷江干流下游乐山—宜宾162 km河段近期开发4个航电梯级中的第1级,其施工期的通航条件将直接关系到岷江乐山—宜宾段大件船舶运输。为保障施工期岷江航道畅通,施工一期采用左岸扩挖明渠临时航道通航。采用水工物理模型试验与船模试验相结合的研究方法,对施工一期第1个枯水期三江村左汊通航期枢纽坝区通航方案及通航水流条件进行系统研究,提出左岸扩挖明渠疏浚、明渠进口段布置、明渠下游出口及连接段布置推荐方案,以及相应的通航水流条件特征参数。结果表明:老木孔枢纽施工期坝区推荐布置方案通航水流条件良好,获得的最小和最大通航流量满足施工期通航要求。

赣江龙头山枢纽一线船闸通航水流条件及改善措施研究

赣江龙头山枢纽已建1座Ⅲ级船闸,可通航1000 t级船舶。2019年4月船闸试运行后,发现船闸最大通航流量较低,达不到原设计标准,影响船闸的通航安全和船舶过境效率。在资料分析和物理模型试验的基础上,分析现状船闸通航水流条件及存在问题,剖析其不达标原因,首次提出新型的百叶窗式横向透空隔流堤结构,可改善已建一线船闸通航水流条件,有效提升最大通航流量,为已建船闸方案完善、预留二线船闸设计和以后运行管理提供科学依据,也可为已建工程类似问题的解决提供新途径。

万安枢纽二线船闸上游通航水流条件优化试验研究

在原有船闸基础上扩建多线船闸时,须考虑新建船闸对已有船闸引航道及口门区通航水流条件的影响,如布置和运行控制不当,极易导致相关安全问题。建立1100的万安枢纽及船闸引航道物理模型进行试验,研究万安二线船闸修建前、后上游口门区及停泊段通航水流条件,并结合试验结果及地形条件,提出引航道口门区优化布置方案。结果表明,原设计方案中,二线船闸建成后,其上引航道口门区及靠船墩在部分工况下水流条件不满足通航要求,且一线船闸上引航道口门区及靠船墩处的水流条件相对于二线船闸未建前变差;优化布置方案中,二线船闸上引航道口门区水流条件在各工况下均满足通航要求,一线船闸上引航道口门区及靠船墩处水流条件优于二线船闸未建前情形。

岷江龙溪口航电枢纽工程引航道口门区通航水流条件影响及对策

岷江龙溪口航电枢纽工程是岷江乐山—宜宾段航道等级提升的第4级。该工程引航道通航水流条件是保障四川重大件水路运输通道安全的重要因素。采用1:100整体水工模型进行试验,分析各种通航工况下的通航水流条件,并针对上引航道通航水流条件不满足规范要求存在的问题,提出改善引航道口门区通航水流条件,提高最大通航安全流量的综合性工程措施,较好地解决了枢纽上游引航道及口门区的通航安全问题,研究成果可作为类似工程借鉴和参考。

基于透空隔流堤布置的上游引航道通航水流条件优化

针对布置于急弯下游的水利枢纽上游引航道停泊段通航水流条件十分复杂的情况,依托某水利枢纽工程开展通航水力学模型试验,探究上游引航道停泊段外接隔流堤的作用,对比分析了不同透空隔流堤长度下停泊段的流场分布。结果表明,上游引航道停泊段外接透空隔流堤,可有效减小停泊段与河道主流间的流速梯度,改善停泊段通航水流条件。随着透空隔流堤长度的增大,停泊段最大纵向及横向流速呈减小趋势;同时,应综合考虑水流条件、工程造价等因素,合理设置隔流堤长度。

沧江水利枢纽船闸通航水流条件优化试验研究

建于弯曲河道的船闸,其通航水流条件往往受河势、弯道水流等不利影响,不能满足规范要求。通过船闸工程水工模型试验,研究了沧江水利枢纽船闸引航道口门区的水流流态情况,针对存在的引航道口门区不良流态问题,结合河道河势、主槽分布特点,提出河道清淤、延长导航墙、限制最大通航流量的优化组合措施,较好的改善了船闸的通航水流条件,提高了通航安全性。相关研究成果已应用于工程建设并取得成效,可供类似工程的设计和建设参考。

万安枢纽二线船闸通航水流条件数值模拟研究

采用数值模拟的方法对万安纽枢二线船闸设计方案下的通航水流条件进行了研究。计算结果表明,二线船闸设计方案下,原一线船闸上引航道口门区及停泊段在大部分工况下水流流速较大,不利于通航。二线船闸上引航道口门区及停泊段在各工况下水流条件均满足通航要求。该方案一、二线船闸下引航道及口门区水流条件均满足规范要求。研究成果论证了船闸上、下游通航水流条件,为万安二线船闸的优化设计提供了参考。

平陆运河青年船闸通航水流条件优化方案研究

文章采用正态1∶100物理模型试验的研究手段,分析平陆运河青年船闸工程设置隔离墩、隔流墙对通航水流条件的改善作用,从而优化青年枢纽船闸布置方案。研究表明:受地形条件及船闸平面布置制约,船闸平面布置方案一在船闸上、下游最大通航流量为1000 m^(3)/s时,日径流保证率为99.64%;基于平面布置方案一优化后的方案二,上游最大通航流量也为1000 m^(3)/s,其下游最大通航流量则提高到1200 m^(3)/s,日径流保证率升高至99.76%。

导流墩对急弯河道下游口门区水流条件的改善作用

针对口门区通航水流条件影响船舶航行安全的问题,根据急弯河道下游口门区特征建立概化数值模型,从导流墩数量、布置角度和相对间距3个因素对船闸下游口门区通航水流条件的影响展开研究。依托位于急弯河道的航电枢纽建立二维数学模型,对导流墩布置规律进行验证。研究结果表明,合理布置导流墩可以较大程度改善口门区水流条件,适当增加导流墩数量且当导流墩间距与长度等长时通航水流改善效果较强。导流墩布置方向与航线平行时,水流条件较优。

大藤峡水利枢纽施工期通航水流条件优化布置

大藤峡水利工程施工量大、建设周期长,必须采取措施保障枢纽施工期航道通行安全。针对一期施工导流围堰布置方案建立物理模型,研究该工程措施下明渠通航水流条件及可能造成安全隐患的因素。结果表明:纵向围堰上游头部处挑流引起结构腰部产生缓流区,明渠水体顺流束窄,不利于施工期船舶通航。在削除主槽局部凸滩、头部增设临时导流墙后导流明渠内水流流态明显改善。最大通航流量条件下各测点流速值均小于5.00 m/s;在下泄流量小于1.20万m^(3)/s时,各测点流速值均小于3.00 m/s,满足自航通行要求。导流明渠沿程水面比降较小,最大水面比降为-1.9‰。

昌江新建丽阳枢纽上游引航道口门区通航水流条件研究

在通航河流梯级枢纽建设中,受制于上下游水位衔接、库区淹没等因素,坝址往往难以选择在通航水流条件较好的顺直开阔段,其中以河道缩窄段最为典型。文中以规划的江西昌江新建丽阳枢纽为例,采用二维水流数学模型,对拟建枢纽上游引航道及口门区通航水流条件进行了计算与分析,并针对横流较大的问题,从隔流堤长度、导流墩布置等方面提出了一系列优化措施,并对不同措施的改善效果进行了综合分析,最终提出了满足汛期正常通航的船闸上游引航道口门区推荐布置方案,研究成果可为其他类似河段枢纽船闸口门区通航水流条件优化提供一定的技术借鉴。