两坝间河道高含沙水流驱动的下游船闸阀门井水位异常特征分析

葛洲坝船闸充水阀门井与输水廊道进水口水体相连,1993年洪季期间曾发生过阀门井水位异常升高,影响船闸设备设施安全等问题。为分析葛洲坝一号船闸充水阀门井水位异常升高的根本原因,基于Mike三维水沙数值模型,模拟分析了不同流量和含沙量级别下的河道水流和含沙量垂向分布结构特征,进而计算阀门井水位异常升高值与河道水流和含沙量的关系,反演1993年洪季葛洲坝一号船闸两个阀门井出现的水位异常现象。研究结果表明,葛洲坝一号船闸阀门井水位异常超过阈值0.5 m的流量和含沙量条件分别约为(30 000 m^(3)/s, 2.85 kg/m^(3)),(40 000 m^(3)/s, 1.42 kg/m^(3)),(50 000 m^(3)/s, 1.23 kg/m^(3))。受三峡水库及上游梯级水库蓄水拦沙、退耕还林政策等因素的影响,未来葛洲坝船闸出现高含沙水流导致阀门井水位异常升高>0.5 m的可能性极小,但在三峡水库排沙泄洪期间仍应引起重视。研究成果可为葛洲坝一号船闸安全营运和科学管理提供参考依据。

检修期三峡-葛洲坝枢纽船舶过闸调度建模与优化

为解决三峡-葛洲坝枢纽船闸检修期船舶待闸时间过长、通过效率低等问题,根据检修期三峡-葛洲坝枢纽调度要求,建立船闸检修期三峡-葛洲坝枢纽船舶过闸调度模型,将船舶过闸调度问题分解为闸室编排、船闸分配、时间表优化3个子问题。根据模型特性,分别构建Bottom-Left算法、考虑通航均衡的闸次分配算法和基于自适应秃鹰搜索的时间表优化算法对子问题依次进行求解。在检修期船舶过闸调度问题中,根据待闸船舶拥堵情况分为动态调度与静态调度两类场景进行分析。最后,以三峡-葛洲坝梯级枢纽通航的实际历史数据为例,将改进前后秃鹰搜索算法的优化结果进行比较。结果显示,一个调度周期内,船舶平均待闸时间可减少3 h左右,平均闸室面积利用率可达75%以上,船舶通过量可提升6艘。

葛洲坝船闸人字闸门底枢检修实践

对葛洲坝船闸1990年实施计划性大修制度以来的人字闸门底枢检修实践进行总结,上、下游人字闸门底枢分别为18~24 a和12 a的检修周期能够满足底枢的正常运行。轴瓦和蘑菇头接触面达标是保证底枢安全可靠运行的重要因素。上、下游人字闸门底枢分别采用不拆离和拆离门体的方式检修,采用球心垂直位移的方式对底枢轴瓦、蘑菇头进行加工修理,轴瓦直径采用蘑菇头相等尺寸,蘑菇头不采用有堆焊层形式;采用碳弧气刨将旧轴瓦断开取出、新轴瓦冷冻安装的轴瓦更换工艺。检修工艺节省费用,缩短了工期。增加防底枢永久移位装置可防止因泥沙进入造成底枢永久移位。

船闸输水系统流量系数计算方法分析

介绍了葛洲坝 1号船闸原型观测资料和模型试验数据。从两方面的实测资料发现“流量系数”接近 1.0或大于 1.0。分析了产生这一结果的原因 ,证明“流量系数”大于 1.0是成立的 ,但是这种“流量系统”的数值不能用来评价输水系统的优劣。应该指出 ,船闸中所指“流量系数”其实质是阀门断面流速系数。

葛洲坝2号船闸运行故障情况分析及运行可靠度估算

对葛洲坝２号船闸的运行资料进行了统计分析，研究分析了该船闸的故障总体情况，故障发生的原因、时间、部位和故障处理的时间．在此基础上，计算了该船闸各种运行方式的故障率和相应的可靠度．

船闸紊动水体降解有机物的机理研究与应用

通过模拟实验与现场监测验证表明,葛洲坝船闸在不同的运行工况状态下产生的水流紊动强度和动能差异大,水体复氧速度、有机物降解速率不一,其生化需氧量浓度呈明显的变化。紊动使水文流场更加复杂,河流水力学性质由层流转变为紊流、回流、混合流,表现了典型的非线性机理特征。认为紊动动能k对降解速率k1的影响关系符合"一级反应"理论,建立了影响关系函数表达式。应用紊动水体对有机物降解机理关系,可利于水体的充氧,改善船闸水域的水环境质量。

葛洲坝1号船闸混凝土裂缝成因及加固研究

葛洲坝 1号船闸是我国目前运行规模最大的船闸 ,设计规模 3 0 0 0t级 ,闸室有效尺度 2 80m× 3 4m× 5m(长×宽×槛上水深 ) ,可一次通过万吨船队。船闸下闸首右 2块下游面中部在施工过程中发现一条长达 3 0m的竖直向裂缝 ,船闸运行后 ,该裂缝一直处于发展状态 ,并已沿顶部顺水流方向贯通。根据近 10a来对裂缝的跟踪检测资料 ,结合下闸首混凝土施工情况和结构工作特点 ,对裂缝成因及危害性进行了分析 ,对裂缝处理原则和处理方案进行了论证 ,研究提出了采用预应力锚索加回填灌浆的综合处理措施 ,加固工程于 1999年 5月完成 。

葛洲坝枢纽船闸扩能工程平面尺度方案对比

船闸通过能力的计算是合理确定其平面尺度方案的前提。文章基于系统仿真理论构建单级单线船闸仿真模型,模拟船舶进出闸及船闸运行的全过程,计算葛洲坝枢纽船闸扩能工程在闸室平面尺度为280 m×40 m和400 m×40 m、多组过闸船型比例、单向或双向运行方式下的通过能力。主要结论如下:当船宽大于16.3 m的大型船占比分别为50%、60%和60%以上时,船闸通过能力随着22 m宽船舶占比增加而分别呈现增加、先增加后减小、减小的趋势;在相同运行方式和船型比例方案下,闸室平面尺度400 m×40 m方案的通过能力为280 m×40 m方案的1.24~1.32倍;在相同闸室尺度和船型比例方案下,双向运行时的通过能力是单向运行的1.32~1.43倍;葛洲坝枢纽船闸扩能工程能够匹配三峡新通道工程。研究成果为葛洲坝枢纽船闸扩能工程平面尺度确定提供技术支撑。

三峡-葛洲坝联合调度系统闸室编排快速算法

三峡—葛洲坝两坝联合调度系统是用于提高三峡—葛洲坝航道通航能力的一套系统。两坝联合调度的计划编排是一个与闸室编排相耦合的时间表问题。闸室编排可以用二维Packing模型来描述,是一个典型NP完全问题。提出一种基于分步降维思想的启发式快速编排算法,该算法把闸室编排二维Packing问题降到一维求解,有效解决三峡-葛洲坝联合调度的计划编排中与闸室编排相耦合的时间表问题。该算法在实际工程应用中取得了良好的效果,有效地提高了闸室面积利用率。

三峡工程对葛洲坝枢纽下游近坝段水位与航道影响研究

根据实测地形和水文泥沙资料 ,分析了葛洲坝枢纽运用后宜昌河段的河床冲淤变化、推移质和床沙的粗化以及枯水位的变化。由数学模型计算和物理模型试验成果 。

改善葛洲坝枢纽大江船闸下引航道航行条件的长江委“W”方案验证及船模试验研究

葛洲坝大江船闸下引航道的设计通航标准为流量 35 0 0 0m3 /s时通航 6 0 0 0吨级船队 ,目前由于下游导航墙偏短、二江电厂泄水和泄水斜流的影响 ,加上泄水波的作用 ,只能在流量小于 2 0 0 0 0m3 /s时通航。本文介绍了长江委W整治方案 ,并做了补充修正 ,利用船模试验成果 ,修正了原航线。试验表明 ,大江船闸下引航道经整治后 ,可以达到原来的设计标准。同时论述了三峡水库对葛洲坝下游宜昌水位下降的影响 ,指出及早采用工程措施 ,抑止宜昌水位过多下降 。

葛洲坝2号船闸安全监控模型研究

葛洲坝２号船闸担负大部分货运和部分客运过坝任务，下闸首的运行性状直接影响２号船闸整体安全和正常工作，因而在建立数学模型和相应的监控指标时，选择２号船闸下闸首作为关键部位，选择其下闸首基础水平位移、闸首顶部水平变形作为控制量，为更准确地反映下闸首的整体作用效应，采用三维有限无限元计算模型。用有限元分别计算出各主要影响因素的效应量，然后进行叠加。建模中的主要技术问题是坝基物性参数取值问题，其取值是与计算分析模型相关联的，而合理的分析模型应既能抓住工程结构的特征，又要尽可能简化。在对下闸首的观测资料进行反馈分析研究基础上，建立了关键部位的数学预报模型，并确立了相应的监控指标。

葛洲坝3号船闸爆破拆除方案及爆破振动控制研究

随着长江经济带的发展,葛洲坝3号船闸已经不能满足通航能力要求,拟拆除扩建。针对拆除部位距保护对象较近,且所处位置地质条件复杂,爆破拆除可能引发振动破坏的问题,采用数值模拟和工程类比相结合的方法,研究了葛洲坝3号大型钢筋混凝土船闸的拆除方案,分析了各保护对象的爆破振动响应特性及爆破振动控制措施。提出了以爆破拆除为主、机械拆除为辅的拆除方案,总体上将船闸结构分为设施设备及框架结构、大体积柱状钢筋混凝土结构、板状钢筋混凝土结构3部分进行拆除。数值计算结果表明:爆破拆除施工中,3号船闸保留的右侧闸墙、冲沙闸、防渗帷幕受爆破振动响应较大,施工时应加强这些部位的振动监测,并提出了相应的爆破振动控制标准及措施。研究成果可为类似工程的爆破拆除施工提供参考。

一种内河船舶吃水检测系统设计

船舶在通过船闸和升船机等通航设施时因超吃水会导致安全事故,目前常见的船舶吃水检测方法均存在弊端,无法满足检测需求。结合超声波衍射原理,设计一种基于侧扫单波束阵列的吃水检测系统,详细介绍该系统的组成及功能,并在葛洲坝船闸进行安装和测试。结果表明,该系统具有水质适应性强、易于安装、维护方便等优点,能够有效检测船舶动态吃水,测量值与实际核实吃水值的标准差小于0.086 m,对过闸船舶具有一定的预警作用。

葛洲坝船闸安全监测数据综合管理系统设计与应用

通用的监测信息管理系统未能结合葛洲坝船闸的实际情况,不能满足葛洲坝船闸多源自动化监测数据与人工观测数据的综合管理。介绍了一套适合葛洲坝船闸的安全监测数据综合管理系统体系结构,具体包括数据流程、安全监测测点命名规则、数据库设计等。该系统能将葛洲坝1~3号船闸自动化监测数据统一管理,并实现了自动化监测数据与人工观测数据的综合管理,提高了监测资料整编的质量和规范化水平。

葛洲坝船闸船舶同步出闸运行组织

针对日益增长的船舶过坝需求与船闸通过能力不足的问题,对葛洲坝船闸船舶出闸方式进行优化研究,提出“全同步出闸”和“半同步出闸”的船舶出闸方式。分析葛洲坝船闸船舶出闸现状、通航建筑设施布局和航道条件,得出船舶在葛洲坝船闸开展“同步出闸”的基本运行组织方案。建立“全同步出闸”“半同步出闸”和“逐一出闸”3种船舶出闸方式的数学模型,计算得出结论:选取合适的方案开展同步出闸可以缩短葛洲坝船闸船舶的出闸时间。结论为后期葛洲坝船闸开展同步出闸实船试航提供理论支持。

葛洲坝船闸浮式检修门快速精准对位

葛洲坝船闸浮式检修门(以下简称浮门)是葛洲坝船闸检修设备设施的重要组成部分,在停航期检修中起下游挡水作用,为闸室廊道、下游人字门等检修项目提供无水环境。葛洲坝船闸浮式检修门快速精准对位,是提高葛洲坝船闸停航期检修效率的基础。浮门快速精准对位主要分为3个步骤:浮门门体入槽、门体对位、快速沉浮。通过分析葛洲坝船闸浮式检修门对位现状,从浮门影响因素入手分析研究葛洲坝船闸浮门快速精准对位。

葛洲坝船闸人字门顶枢拉杆拆除方案

拉杆及其前后楔块是人字门顶枢的重要组成部分。原有的人字门顶枢拉杆拆除过程中,拉杆前后楔块松动施工存在安全风险高、拆除效率低等问题。为此,提出一种安全有效的人字门顶枢拉杆楔块拆除设计方案:1)通过研究人字门顶枢拉杆拆除工艺,设计一种人字门顶枢拉杆楔块快速松动工装和工艺流程。2)对楔块松动工装进行校核计算和有限元分析,验证设计的可靠性。3)对楔块松动工装进行厂内和现场测试,并根据工程应用情况验证设计的可行性和实用性。该方案能有效降低施工安全风险、提高人字门顶枢拉杆拆除效率。

葛洲坝1号船闸增设防撞安全设施的探讨

葛洲坝1号船闸由于与三峡船闸匹配运行,船舶实行导航墙待闸,下行船舶在导航墙停靠时距离人字门较近,而且下行船舶首船进闸后停靠位置与下闸首人字门距离较近,都具有碰撞人字门的风险。针对葛洲坝1号船闸人字门存在被碰撞的风险,结合上、下闸首的现场情况分别就上、下闸首人字门增设防撞设施方案的可能性进行分析,提出提升式、侧开式和下沉式等方案,并讨论各方案实现的可能性、优势及不足,为船闸人字门防撞安全设施的方案设计及应用提供参考。

葛洲坝船闸过鱼时空特性研究

于2013年4月、6月及8月,在葛洲坝一、二号船闸上下闸首断面及闸室内,利用DIDSON声纳定点探测方法,对船闸上下行鱼类数量进行探测记录,并同步进行水质水动力现场监测,研究船闸过鱼现状及规律。结果表明:船闸天然情况下存在一定过鱼能力,附加一定的改进措施,船闸可能成为通航与过鱼功能合一的新型过鱼建筑物。船闸过鱼存在一定的昼夜节律,鱼类在夜晚时段表现的更为活跃,且在不同季节有选择相对适宜温度活动的趋势,而两船闸间下闸首天然鱼类通过量无显著差异。6月由于水温条件适合,且处于禁渔期末,鱼类大量繁殖,过鱼数量最大,4月及8月过高及过低的水温均不利于家鱼繁殖,过鱼相对较少,且均值比较无显著差异,另外不同月份水位流速变动可能对过鱼量造成一定影响。一号二号船闸的鱼类上闸首通过率分别为21%及42%。