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。

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。

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。

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。

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。

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‰。

弯曲河段支流汇入影响的航道与锚地通航水流条件优化研究

弯曲河段布设锚地时,在支流汇入的影响下,锚地通航水流条件复杂。文章采用物理模型试验的方法,对受弯曲河段支流汇入影响的航道与锚地的通航水流条件开展研究,提出了通航水流条件优化措施。研究表明,弯曲河段处锚地布置在凸岸时,若支流在凹岸汇入易出现航道水流条件不满足规范要求的情况;可通过在凸岸锚地上游拓宽以及平顺岸坡的调整方式降低锚地处航线的横向流速,研究成果可供相关工程参考应用。

广西柳城洛古水电站对通航水流条件影响分析研究

通航建筑物口门区及连接段水流条件的好坏,直接关系到船舶、船队能否畅通过坝、安全运行,是枢纽平面布置的关键问题之一。采用数值模拟方法进行计算分析论证,通过非结构化网格将范围划分为坝轴线至下游1.5 km范围内的柳江河道,以两岸堤防和天然高程为网格剖分的边界约束条件进行网格剖分。选取工况一(最高通航流量4 000 m^(3)/s)、工况二(多年平均流量797 m^(3)/s)、工况三(洛古电站满发流量402 m^(3)/s)和工况四(最低通航流量105 m^(3)/s)共4种工况进行通航水流条件数值计算。结果表明:在4种工况条件下的流速参数均满足通航要求,故修建洛古水电站对原有河道的通航功能没有不利影响。

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。

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。

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。

船闸引航道口门外连接段通航水流条件标准

通过分析实船和船模试验资料,对船闸引航道口门外连接段的通航水流条件进行了探讨,并提出了满足船舶、船队安全通过连接段的水流流速限值标准。

那吉航运枢纽左岸船闸通航水流条件试验研究

根据那吉航运枢纽左岸船闸布置方案上下游口门区及连接段通航水流条件试验成果 ,阐述了引航道口门区不同布置方案的通航水流条件 ,分析了影响船闸布置和通航水流条件的因素 ,提出了使船闸上下游引航道口门区水流条件满足通航要求的改善措施。