洪江枢纽改建船闸上游航道通航条件试验研究

针对洪江枢纽改建船闸所面临的上游航道通航安全问题,采用正态定床物理模型试验和遥控自航船模试验相结合的方法进行研究。研究结果表明:由于库区曲折岸线的存在,下行航线呈S型弯道,导致船舶在通过第一个弯道段时,船首和船尾受力不均,产生甩尾打横现象。而后船舶需要迅速调整航向以进入下一个反向弯道段,不仅增加了船舶操控难度,同时也带来了较大的航行安全隐患。为解决此问题,通过试验优化提出了一种有效的改善方案:利用上游对岸侧的锚地以及库区水深流缓的特性,将原本连续的S型弯曲航线调整为单一弯曲航线,同时保持已建船闸上游隔流堤的长度不变。这一改善措施不仅成功解决了改建船闸的通航安全问题,还可为同类项目提供参考和借鉴。

嘉陵江水东坝航运枢纽工程坝址方案

与常规渠化工程相比,在已建渠化梯级间增建航运梯级的坝址选择时,存在梯级间最低通航水位衔接和对已建电站发电影响分析等技术难题,研究案例较少。以嘉陵江水东坝航运枢纽工程坝址选择为例,采用对库尾河段水深、河势、地形地质、淹没损失等条件进行利弊分析的方法,提出坝址初选、枢纽建筑物布置和确定枢纽正常蓄水位的思路,从水位衔接、库区景观、对上下游已建电站发电影响、施工导流及工程投资等方面进行坝址综合比选。推荐复兴场坝址为水东坝航运枢纽建设坝址。

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。

恭城河渠化梯级布置方案研究

未考虑通航需求的渠化河道,为实现高效通航的治理目标,需分析闸坝数量、通航效率、工程投资之间的关系,合理确定梯级布置方案。以已渠化的恭城河河道为例,系统总结了航运枢纽布置的主要影响因素和布置原则,在分析论证的基础上提出了3个可行的梯级布置方案,对通航效率、工程投资等影响因素进行分析,得出恭城河通航宜采用三梯级渠化方案的结果,结论是以航运开发为主要任务的渠化工程应优先考虑通航效率,合理设置梯级间距,控制梯级数量。航运枢纽布置原则、研究思路和方法对类似工程规划建设和规范修编具有积极借鉴意义。

三河口水利枢纽建成初期鱼类增殖放流监测效果评估研究

为全面了解三河口水利枢纽工程对水生生物的影响,连续两年对引汉济渭三河口水利枢纽开展鱼类增殖放流效果调查评估。调查结果表明:水生环境随着鱼类种群数量上升有所变化但无显著性差异;饵料生物物种和数量呈上升趋势,能够满足鱼类正常的摄食需求;增殖放流后,水域放流鱼类资源量明显恢复,渔获物占比上升;目前仍有部分放流品种未能捕捞到,建议在后期的增殖放流活动中,适当扩大鱼类增殖群体的品种和数量。

东庄水利枢纽倾斜摄影技术与BIM融合技术应用

针对传统地形测量和二维CAD设计中地形信息数据获取成本高、周期长和设计方法效率低、时间与人力成本高的问题,以实际工程为例,采用GIS与BIM技术为水利工程实景三维设计提供解决方案。首先,构建东庄水利枢纽数字影像三维地形,完成实景模型实测点、倾斜摄影精度以及Mesh面地形精度检查,满足相关规范要求;其次,开展BIM实景三维可视化应用,完成东庄水利枢纽坝址近坝库段堆积体工程量计算、上游围堰开挖和体型设计,为项目实施决策提供有力支持。

基于鱼类分布与水力特性的鱼道进口布置方案比选

鱼道进口布置方式直接影响鱼道的诱鱼效果和过鱼效率。以临淮岗枢纽为例,通过构建二维宽浅河道水流流场数值模型,对典型工况下枢纽下游河道流场进行精细模拟,并结合河段鱼类分布的水声学调查结果,对3种不同鱼道进口布置方案进行比选。结果表明:临淮岗闸门下游左右岸流速满足鱼类适宜条件,且靠近鱼类聚集区域,均满足鱼道进口布置条件,可综合考虑经济效益、施工难度、工程安全性等确定布置方案,并建议相应调整闸门运行方案。

连续弯道间航运枢纽泄流能力模型试验研究

拟建龙尾洲枢纽是一座以航运为主,兼顾防洪、水资源和水生态环境保护的低水头航运枢纽工程。坝址上下游各有2个连续弯道,坝址所在顺直段也较短,河道边界条件不利于工程后顺畅泄洪。为优化并论证拟建该枢纽总体布置方案的可行性,采用比尺为1∶80的整体水工物理模型,在水动力验证相似的基础上,对枢纽泄流能力进行试验研究,揭示了典型洪水条件下原设计方案的泄水闸过流分布和流量分配特征,阐明了原方案的不足及相应优化思路,提出了切除边滩的改善措施。通过优化方案试验,验证了泄流能力可以满足设计要求。研究结果可为本项目设计及类似工程提供参考。

峡江水利枢纽泄水闸实时监测系统设计

泄水闸对水利水电工程的安全运行具有重要意义,为实现设备运行状态的实时监测,以峡江水利枢纽工程的弧形泄水闸为例,通过需求分析确定了在线监测的内容及监测方法,利用有限元分析、现代传感技术和数据传输技术,建立了泄水闸实时监测系统。系统包括监测设备层、信息感知层、现场数据采集层等,采用B/S架构,实现传感器管理、运行状态展示、数据分析、安全性评价和运维管理等功能,实现了泄水闸结构应力、振动、运行姿态、液压启闭机振动和液压油清洁度的在线监测,为水工金属结构数字化安全运维技术提供参考。

汉江兴隆枢纽坝下枯水位下降成因浅析

汉江兴隆水利枢纽运行后,500~800 m^(3)/s流量下,2021年较运行前坝下水位累计下降2.47~2.55 m,对工程安全及效益发挥带来不利影响。深入研究枯水位下降成因,发现南水北调中线调水及补偿工程实施后,汉江中下游水沙条件变异,“清水下泄”导致河床冲刷;枢纽建设致使坝下局部河势调整,深泓摆动频繁、主流线坐弯延长、过水面积及河槽容积增大;局部航道整治工程的实施促使原滩体萎缩、新主槽刷深;引江济汉补水工程增强了中枯期水流冲刷动力等,上述因素综合导致兴隆坝下枯水位显著降低。

三峡枢纽航运扩能后续待闸锚地规划建设研究

针对三峡枢纽航运扩能后续待闸锚地建设问题,基于通过能力分析、运量预测、过闸规划船型等前期成果,通过经验公式和排队论方法分别对枢纽上下游待闸锚地所需泊位数进行分析测算,同时研究分析两坝间待闸锚地容量需求。三峡坝上、葛洲坝坝下锚地需满足96艘船舶待闸,两坝间上下行待闸锚地均需满足28艘船舶待闸。结合三峡枢纽河段锚地设置现状、未来通航交通组织需求,研究提出了待闸锚地规划建设方案,旨在为三峡枢纽航运扩能后续待闸锚地规划建设提供方案参考,更好满足船舶待闸需求,发挥枢纽航运效益。

涡河涡阳枢纽设计最低通航水位研究

枢纽建设后对径流的调节破坏了上下游水位样本年际之间的一致性,使得设计通航水位确定的问题复杂化。针对梯级枢纽扩建船闸工程设计最低通航水位取值的问题,以涡阳枢纽复线船闸为例,对非一致性水位序列进行统计分析,选取代表性水文序列进行保证率水位计算,并与枢纽死水位、最低运行水位进行分析比较,并通过工程投资等因素探讨设计通航水位取值的合理性。结果表明,采用涡阳、蒙城枢纽死水位作为上下游设计最低通航水位,在满足通航保证率的同时具有较好的经济性,可确保梯级枢纽间水位衔接和船舶通航安全。

赣江象山枢纽闸门调度模型试验研究

针对枢纽泄流能力、枢纽不具备通航、过鱼、下游防冲的适宜流速等问题,对象山枢纽闸门调度进行模型试验,验证枢纽泄流能力,分析不同流量、不同调度方式下枢纽上下游的水流特征。试验结果表明:17孔泄水闸全开状况下枢纽泄流能力满足设计要求;Ⅰ区、Ⅲ区闸门单独启用会导致该侧下游河道流速偏大,不利于通航和下游的防冲,建议Ⅰ区、Ⅲ区闸门联合调度,不同工况下满足众多需求的方案有方案五、七、九、十二。合理的闸门调度方案不仅能够降低水流对下游河床的冲刷,减小水流对船闸通航的影响,而且能减少闸门开启数量,节省运行成本,延长工程的寿命。

珠江干流长洲水利枢纽蓄水后珠江鳡鱼(Elopichthys bambusa)早期资源现状

长洲水利枢纽是珠江干流最下游一级的梯级水坝,其正常蓄水后必然改变下游的水文环境特征,也必将对下游的鳡鱼产卵场功能造成一定的影响.为了解长洲水利枢纽蓄水后珠江鱤鱼（Elopichthys bambusa）的资源现状,2008 2013年在珠江肇庆江段设立固定采样点,通过定量弶网对鳡鱼早期补充群体进行调查.结果显示：珠江鳡鱼苗主要出现在4月中旬至8月上旬,多年平均持续时间为97±21 d,盛期在5 7月,鳡鱼苗占鱼苗早期补充群体总量的0.46%±0.21%.鳡鱼苗的出现具有明显的季节变化规律,每年伴随洪峰有3-5次苗汛出现,苗汛次数与洪峰次数之间存在显著相关关系,但苗汛峰值大小与径流量之间不存在显著相关关系.鳡鱼苗多年平均资源量为16.89×10^8±9.16×10^8尾,繁殖群体总量约为52.8 t.研究表明：长洲水利枢纽蓄水后鳡鱼早期资源量呈下降趋势,但珠江禁渔缓解了长洲水利枢纽建设对珠江鳡鱼资源的影响.基于以上结果,为长洲水利枢纽蓄水后珠江鳡鱼的保护提出了建议.

断层影响下隧道围岩变形监测与特征分析

断层等软弱结构面是隧道工程中经常遇到而又必须有效处理的不良地质体。诸多工程实践和有关研究均表明,隧道围岩的变形与破坏一般受断层等软弱结构面控制;而断层对于隧道围岩变形与破坏的影响程度及其机理仍是一个模糊问题。因此,对于断层影响下隧道围岩变形与破坏的研究具有重要的理论意义和实用价值。黄河大柳树水利枢纽地处青藏褶皱系与阿拉善地块过渡带,区域断层发育,工程中的隧道大多为受断层影响的隧道。本文以黄河大柳树水利枢纽1号导流隧洞为例,对不同地段(根据断层的发育状况)在开挖过程中围岩变形的现场监测,试图对断层影响下隧道围岩变形特征与机理进行定量地深入分析。此外,为更准确监测隧道围岩变形,作者根据对该隧道变形特点的初步分析自行设计了监测仪器,即分点锚固式多点伸长计。这也是隧道工程监测技术的积极探索。

泄水闸开启方式对通航水流条件的影响

为研究闸门开启方式对枢纽下游引航道口门区水流特征及通航水流条件的影响,以北江白石窑枢纽泄水闸为例,针对不同闸门开启方式对下游引航道口门区通航水流条件的影响开展三维数值模拟研究。结果表明:在较小流量情况下,闸门开启方式对下游引航道口门区通航水流条件影响较小;当流量较大时,闸门开启方式对下游引航道口门区通航水流条件影响较大。对于白石窑枢纽泄水闸,单开左岸泄水闸,或集中开启左岸泄水闸并间隔开启右岸泄水闸,下游引航道口门一线船闸航道右侧将不能满足通航水流条件要求。为保证船舶航行安全,建议该工程在下泄洪水时尽可能开启右岸泄水闸,或均匀开启全部泄水闸。

松花江大顶子山航电枢纽船闸平面布置研究

根据模型试验成果,从泄流能力和船闸上、下游口门区及连接段通航水流条件等方面,对枢纽不同布置方案进行分析和比较,提出了满足枢纽泄流能力和船舶(队)安全航行的枢纽布置方案。

兴隆水利枢纽工程鱼道水力学数值模拟

应用RNG k-ε湍流模型和有限差分法对兴隆水利枢纽工程鱼道的设计模型和另外2种对比模拟模型进行了数值模拟计算,分析了过鱼池的流态、紊动能和紊动能耗散率等指标,并对比分析了不同孔口布置的淹没孔口式横隔板鱼道的水力特性。结果表明:兴隆水利枢纽鱼道具有良好的消能效果,相邻隔板孔口异侧布置比同侧布置消能效果好;可以通过改变淹没孔口式鱼道隔板的孔口位置、数目及尺寸进行体型优化。

高水头水电站“三洞合一”布置的体型优化试验

针对某水电站坝址河道狭窄现状,采用放空洞、旋流竖井泄洪洞与导流洞"三洞合一"技术优化枢纽布置。通过模型试验,分析旋流竖井泄洪洞泄流能力及相关水力特性,评价了结构尺寸设计的合理性。提出在放空洞连接段采用曲线型阶梯消能工的措施,通过试验得到了优化体型。研究表明,采用曲线型阶梯消能工后,连接段流态平稳,水流掺气充分,并且消能效果显著,在单宽流量为54.3 m3/(s.m)时阶梯段的消能率达到了43%。在洞内连接段布置阶梯消能工可有效改善枢纽布置。

低实用堰水力特性及其对工程的影响

通过物理模型试验和数学模型相结合的手段,对比分析了某低水头水利枢纽在运行中WES堰和改进后折线型实用堰的行洪能力和过沙能力。结果表明:2种堰型均能满足规范中平原地区的行洪能力要求,而WES堰的行洪能力略优于改进后折线型实用堰,但改进后折线型实用堰的堰面紊动强度较大、范围较广,能有效增强水流挟沙能力,易使泥沙起动,一定程度上能避免堰面泥沙淤积问题,从而保证检修闸门正常工作,保障枢纽安全运行。综合对比分析,推荐采用改进后折线型实用堰。