山区省水船闸输水系统水力学研究

与运河省水船闸不同,山区航电枢纽省水船闸具有通航水位变幅大、两岸地形复杂等特点,在省水池布置、水位分级和船闸运行方式等方面均面临一些难题。针对山区通航建筑物与枢纽分开布置的工程,研究省水船闸布置方法,充分利用地形条件将高、低省水池分别设置在船闸两侧。针对上游通航水位变幅大的特点,确定船闸采用省水和非省水两种运行方式,两种方式的上游临界水位为214.0 m。在此条件下,计算分析船闸水位分级,确定省水池高程,提出省水船闸输水系统布置。通过物理模型试验,得到省水船闸不同运行方式下的输水水力特征指标、输水廊道压力及闸室船舶停泊条件,并给出各部位输水阀门推荐的启闭方式。结果表明,提出的省水船闸方案在水力学上是合理可行的。

某枢纽省水船闸输水系统水力学模型试验

某枢纽船闸所处航道沿线水资源匮乏,且船闸一次输水过程耗水量大,船闸需带省水功能。根据船闸最大工作水头及闸址地形条件,提出采用带1个省水池的短廊道集中输水系统布置方案。为解决省水船闸设计中的输水系统布置的水力学关键技术难题,通过采用130物理模型,对船闸非省水运行和省水运行时的输水系统水力特性、船舶(队)停泊条件进行了试验研究。结果表明:采用的输水系统布置合理可行,各项输水水力指标满足规范和设计要求。

乌江银盘省水船闸整体水力学模型试验研究

乌江银盘水利枢纽省水船闸是我国第一座按现代省水船闸理念设计的船闸.整体水力学模型试验结果表明,省水船闸方案将实际最大工作水头由36.500 m降至18.250 m,理论省水率可达50%;输水时间、系缆力、阀门门后压力、峰值流量及流量系数等船闸输水系统的各项技术指标均满足规范要求.省水船闸方案不仅降低了船闸工作水头,简化了高水头阀门水力学难题,而且达到减少船闸耗水的目的.

乌江银盘水利枢纽省水船闸运行方式研究

乌江银盘省水船闸是我国第一座省水船闸,也是世界上水头最高的省水船闸。利用水量平衡原理,建立了银盘省水船闸运行数学模型,分析了灌、泄水结束后省水池水位与阀门启闭速度及阀门开启提前量的关系,获得了最优的阀门启闭速度和最佳的提前量。分析了提前量与总灌、泄水时间关系,适当增加提前量,可以明显缩短灌、泄水时间。针对不同阀门故障,提出了相应的对策。

飞来峡双线省水船闸水力学特性试验

为研究广东北江飞来峡双线船闸采用相互输水方式运行的可行性及其省水特性,建立物理模型进行水力学及省水特性试验研究。对推荐的双线相互输水的省水运行方式与单线输水运行方式进行试验对比研究表明：采用省水模式节约耗水量30%~41%,闸室及引航道水力条件优于单线运行模式,且不影响通航需求。

高坝通航枢纽中省水船闸方案探讨

阀门水力学问题一直是高水头船闸设计的关键技术难点。以在建的大藤峡单级船闸为例,基于国外省水船闸工作原理,提出带两级蓄水池船闸方案。输水系统水力学初步计算表明,阀门工作水头削减20.125 m,省水率可达到48.76%。与单级船闸方案比较结果表明,该输水系统形式因水头大幅降低,设计和建造均大为简化,在山区河流高坝通航领域以及兼顾发电与农业灌溉用水紧张的情况下,应用前景非常广泛。

高水头省水船闸水工结构及输水系统研究

长江上游地区水头高、流速快、水位变幅大,对通航建筑物提出了较高的要求,采用升船机形式较难解决运量小、高地震烈度对塔柱的横向位移要求等问题;多级船闸形式又面临耗水量巨大、下游引航道流态不佳等问题。省水船闸是解决上述问题的有效结构形式,但在我国的应用经验较为有限。以三峡新通道工程为依托,从省水船闸的工作原理出发,分别对结构选型、省水池布置、结构高程及尺度确定、输水系统的计算流程和参数确定方法等关键问题进行研究,并通过结构核算、输水效率、省水量3个方面说明省水船闸方案的可行性及其相对于梯级船闸的优越性。

省水船闸省水效益分析及在内河航运建设中的应用

银盘船闸研究表明,高水头枢纽中采用省水船闸方案不仅可以大大节省水资源,还能较大幅度降低船闸工作水头,简化船闸水力学技术难题。从省水船闸工作原理,详细推导了省水船闸省水池面积、省水池级数与省水效率的关系,省水池与闸室面积比不宜大于3倍或省水池级数不超过3级。分析了省水船闸在内河航运中的应用前景。

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。

单级省水船闸水级计算和影响因素探讨

省水池水位高程及工作水头计算是省水船闸水级计算的重要内容,影响因素众多。推导建立了综合船闸总水头、上下游水位变化、省水池数量和面积、剩余水头等因素的单级省水船闸省水池水位和作用水头计算公式。根据公式分析了上下游水位变幅、省水池级数和省水池面积等对省水池水位高程和作用水头的影响。最后结合某60 m单级船闸,计算对比不同方案各级省水池水位和作用水头,提出了合理的水级划分方案。

金家堰省水船闸互通式短廊道输水系统计算

小清河复航工程已开工建设,其中金家堰船闸、王道船闸将成为我国首批带省水池的船闸。结合金家堰船闸省水廊道与闸首廊道互通的特点,分析上、下游与省水池直通输水的可能性,提出相应的水力计算方法。基于兼顾输水时间和省水率的原则,推导出闸首阀门最优提前开启时间与省水池阀门提前关闭时间的关系式。结果表明,金家堰船闸的廊道布置使直通输水时阻力系数较大,有效限制了回流量;闸首阀门不超过最优提前时间时,省水率的变化极小,可按常用公式估算,廊道互通的影响也可忽略不计。

省水船闸发展及研究现状

省水船闸对于充分利用和保护水资源具有重要的意义。该文简述了省水船闸的特点及发展情况,分析了省水船闸的类型和工作原理,总结了国内外相关研究内容与现状。指出在国家倡导可持续发展、节能减排的方针引导下省水船闸广阔的发展前景。

省水船闸输水系统水力学研究综述

在省水船闸工程建设和运行管理过程中,输水系统水力学问题是最为关注的内容之一。相较常规船闸,省水船闸输水操作过程更为复杂。在大量研究资料的基础上,系统论述省水船闸类型及水力特点、输水系统形式、阀门启闭方式以及输水水动力特性等,总结分析了各方面的研究成果与进展。今后可着重围绕以下几个方面开展深入研究:省水船闸分散输水系统支孔出流分配规律,双线船闸互通输水廊道形式、数量和截面类型,阀门启闭组合方式,省水船闸防咸效果等。

绣江复航工程白马枢纽省水船闸三维水力特性数值模拟

建立白马枢纽省水船闸三维紊流数学模型,对船闸充水过程的正常运行工况进行数值模拟,分析水力特性以及船舶系缆力,并与相同水力边界条件下的普通单级方案进行对比分析。结果表明,省水方案较普通单级方案,按下一级阀门提前开启的方式,充水时间有所延长,增幅6.7%;3个流量峰值中,1峰和2峰值降幅分别为30.98%、31.6%,3峰值增幅为15.16%;船舶纵向最大系缆力和横向最大系缆力降幅分别为36.25%、44.18%。船闸的水力特性等各项参数均满足规范及设计要求。

省水船闸初探

介绍德国省水船闸布置形式,阐述省水船闸的优缺点。分析省水船闸设计原理,计算蓄水池面积以及级数和省水率之间的关系,探讨蓄水池布置形式等,可为航道、船闸设计提供借鉴。

白马枢纽省水船闸布置及输水水力特性初步分析

绣江复航工程白马枢纽船闸若按常规单级船闸设计,枯水期天然来流量小于船闸正常运行平均耗水量,不能满足船舶过闸用水需求。参照国内外研究成果和经验,提出带两级开敞式省水池的省水船闸和输水系统的布置方案。建立一维数学模型,经不同阀门启闭方式的输水水力指标计算和初步分析,得到较为合理的阀门启闭方式组合、省水率及闸室水力特性。结果表明,按照计算分析得到的较优阀门启闭组合方式运行,输水时间控制在12 min以内,省水率不小于49%,所提出的省水船闸布置方案可有效解决枯水期正常运行水量不足的问题。

大水位变幅下省水船闸水位分级研究

省水船闸通过把总水头进行分级,减小每级工作水头,除节省船闸用水量外,还有利于解决高水头船闸的水力学问题,对我国西部山区河流船闸建设具有很好的适应性。在分析省水船闸运行原理的基础上,研究了理论省水率的计算方法及其随省水池级数、面积的变化规律,总结分析了影响省水船闸水位分级的主要因素。以广西右江百色水利枢纽通航船闸为依托工程,针对船闸上游水位变幅大、设计水头高、工程布置条件及运行方式复杂等特点,计算省水运行时剩余水头的变化规律。从运行水位、省水池级数和面积等方面,提出了省水池布置参数及大水位变幅下的省水船闸水位分级方式,进一步模拟计算不同运行方式下的船闸输水水力指标,论证了水位分级的科学性与合理性。

高水头省水船闸闸室顶拉预应力钢索效果分析

穿黄工程隧洞方案的高水头省水船闸,可在深基坑两侧边坡上交错布置分散式省水池,闸室墙后回填土低、临空高度大。针对高水期闸室底板负弯矩过大的问题,提出一种带顶拉高强钢索的整体式结构。利用ABAQUS软件建立平面有限元模型,分析钢索在完建期、高水位期、低水位期和检修期4种工况下的作用,研究钢索直径影响和预应力的效果,基于单位索力效用指标提出一种预拉力估算方法。结果表明,钢索主要在高水位期发挥作用,直径越大效果越明显;通过施加预应力可进一步提升钢索效果;提出的预拉力估算公式是合理可行的。

省水船闸的布置方案与结构设计

近几年,省水船闸越来越多地在国内各个枢纽船闸工程中作为主要设计方案。省水船闸在高水头的山区河流地区具有降低工作水头、降低船闸耗水量、改善高水头船闸引航道内水流条件等优点。以巴江口船闸改扩能项目为例,针对省水形式选择、主体结构设计、布置尺寸、结构内力分析等问题,确定了结构形式并研究了结构的关键受力位置。采用有限元计算方法对比各个工况和主体结构,得出整体式省水船闸结构最薄弱的部位,并对应力较小的位置进行进一步结构优化。

省水船闸在山区河流渠化中的应用

省水船闸具有降低工作水头、降低船闸耗水量的特点,很适合我国内河河流渠化中高水头、枯水季节缺水的实际情况。省水船闸应用在高落差的河流中优点突出,可成倍降低阀门工作水头并且能有效解决在水源贫乏河段农业、发电、航运三者之间的矛盾。