平原水闸泵站枢纽布置与整流措施研究

通过江苏、上海等地 10余座闸站合建工程的物理模型试验成果分析 ,总结出闸站合建枢纽的三种主要布置型式 ,即平面对称布置、平面不对称布置和立面分层布置 .在各类整流措施中 ,闸站结合部加设导流墙和泵站前池加设潜墩 ,可以有效地改善由于主流偏斜所诱发的回流。

闸站合建枢纽对河口通航影响的模型试验

为了改善河口平面闸站合建枢纽水闸出流时容易在闸下河道内出现主流集中、偏流、回流,外河航道内横向流速大等问题,提出了在消力池下游海漫段设置八字形低坎的整流措施。基于平面闸站合建枢纽水力学模型试验,对有、无整流措施两种条件下闸下河道的水流流态、流速分布、特征断面流速不均匀系数以及航道内的最大横向流速进行了测试分析与比较。试验结果表明:闸下海漫段设置八字形整流低坎可以使外河入口断面流速不均匀系数从无整流措施的4.5～4.9降低到0.3～1.4,且使外河航道内的横向流速大大降低,模型试验实测的最大横向流速范围在0.30～0.50 m/s之间。外河入口断面流速不均匀系数和外河航道内横向流速的显著降低有助于河口闸站合建枢纽的通航安全,是一种简单而有效的工程措施。

闸站合建枢纽导流墙体型及适宜长度

基于平面对称的闸站合建枢纽水力学模型试验,对导流墙附近水流流态、流速分布、特征断面流速不均匀系数、导流墙两侧水位差以及护坦压强脉动等水力参数的观察,对闸站结合部导流墙的体型及适宜长度进行了深入的探讨,认为导流墙墙顶应高出水面,并提出了导流墙合适长度的范围。

闸站合建枢纽泵站三维水流的数值模拟

采用雷诺平均纳维—斯托克斯方程(RNAS)和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,对闸站合建枢纽进行三维湍流数值模拟。根据水流均匀、顺直要求建立目标函数,在流场定性观测与目标函数定量分析的基础上,对各种工程措施进行分析研究,获得较为理想的整流措施,为工程设计提供了指导。

朝东圩港闸站枢纽导流墩及中隔墩设计

朝东圩港枢纽作为闸站合一的水利枢纽,其平面布置具有同类型枢纽的典型性,也面临同样的技术难题,即如何确保节制闸与泵站在结构上的可靠衔接,同时又要尽量减少二者在运行方面的相互干扰。该文介绍了朝东圩港枢纽通过在闸、站之间设置导流墩及中隔墩,巧妙解决了节制闸与泵站衔接的技术难题,在满足闸、站各自功能要求的前提下,还充分利用中隔墩上部空间,优化配套建筑物布置,既改善了闸、站各自流态,又为工程的安全运行提供了充分保障。

闸站桥合建工程水工物理模型试验研究

为研究闸站桥合建工程对水闸和泵站进水流态及流速分布产生的不利影响,以珠三角地区某水闸泵站工程为例,针对不良流态问题,通过设置进口导流墩开展方案优化试验研究,并引入流速均匀度分析效果。结果表明,在隔墙泵站一侧设置4个导流墩、在隔墙水闸一侧设置2个导流墩对改善水流流态的效果最明显,为最佳优化方案,可为类似工程设计提供参考。

泵站侧向进水三维流动数值模拟

为研究闸站枢纽泵站进水流动特性,运用三维湍流数值模拟的方法,模拟了枢纽进水流动形态,对进水回流的形态及位置进行了计算分析。结果表明:枢纽泵站前池流态的主要影响因素为闸站结合部隔流墙及上游河宽与前池宽度的比值;在各种流态改善措施中,前池设置导流墙能取得较理想的整流效果;对于闸站合建枢纽此类侧向进水流动,底坎、底坡等措施整流效果不大。

开孔导流墩几何参数对闸站工程前池整流效果的影响

为了改善闸站结合工程的泵站前池流态,采用计算流体力学(CFD)对闸站结合式泵站前池流态进行数值模拟,研究了开孔导流墩的长度、开孔宽度、相邻的孔口中心间距及开孔高度等因素对泵站前池流态的影响。结果表明:选择合适长度的导流墩能改善闸站结合工程的泵站流道进口的不良流态;在优选的长度下,进行导流墩不同开孔几何参数的对比计算,发现开孔导流墩长度为8.62D(D为水泵叶轮的直径)、开孔宽度为1.55D、相邻的孔口中心间距为2.16D、开孔高度为0.66h(h为前池水深)时,相比于其他几何参数的开孔导流墩,前池内流态能得到更好的改善,水泵入口流速分布更均匀,漩涡综合影响函数更低; CFD计算结果与模型试验结果基本吻合,研究成果可为闸站结合工程选择合适的导流墩提供参考。

非对称式闸站结合式泵站前池流态模型试验研究

非对称式闸站结合式泵站结构形式复杂,前池易存在严重的不良流态。为此以某非对称式闸站结合式泵站为例,在6台泵全开、自排孔关闭的工况下设计7种方案,并采用物理模型试验预测了其前池流态,以选择最优方案。结果表明,方案5即在导流墙长度为80cm,并在导流墙上开孔,同时在#3、#4泵站联间封缝处加设三角形底隔墩,在#2、#3及#4、#5泵房联间封缝处加设梯形底隔墩能明显缩小导流墙周围和前池左岸的回旋区面积,改善泵站的进水条件。研究结果为非对称闸站结合式泵站的前池整流研究提供参考。

水资源调配水利工程空间分布及规模分异研究

基于江苏省第一次水利普查,运用平均最邻近指数、核密度估算等方法,定量分析水闸和泵站空间分布、规模分异特征,并进一步划分了不同发展时期。结果表明,在空间分布上江苏省水闸、泵站集聚特征较为明显,与地貌类型和水系分区具有较高的相关性,但存在空间差异性,苏北淮河下游浅洼平原区即里下河区为高密度中心,泵站、水闸的空间分异主要表现在丘陵地带,水闸分布稀疏而泵站分布密集;在规模上,水闸、泵站规格普遍偏小,水闸规模分布呈现出北多南少,泵站分布较为均匀;类型上,水闸类型以节制闸为主,泵站以排水泵站占比例最大,苏中、苏南以排水为主,苏北以供水、供排结合为主;发展进程上,水闸、泵站的发展可以划分为三个阶段,同时它们的规模与人均GDP存在显著相关关系。

PKPM在水利工程框架结构设计中的应用

框架结构在水利工程泵站、水闸等上部结构中使用较为广泛,为给水利工程设计技术人员使用PKPM进行框架结构分析提供参考,文章结合使用经验,提出在PKPM中自定义组合及工况,修改荷载分项系数,使结构内力计算结果与水工混凝土结构设计规范一致,并以算例验证其有效性。结果表明:数值解与结构力学解吻合较好,验证了PKPM在水利工程框架结构分析中的可靠性。

基于多通道数据流在线相关分析及聚类的闸站工程安全监测

闸站工程自动安全监测可积累大量高质量监测数据,然而对这些数据的在线自动分析手段较为有限。该文提出一种针对多通道实时监测数据流的在线相关分析与聚类方法,以挖掘多个感兴趣测点通道数据流之间的联系。该方法能够在线快速计算数据流的统计特征,在计算数据流之间相关性度量的基础上,对多数据流进行自动聚类。以泰州高港闸站工程安全监测系统为例,针对扬压力、伸缩缝、温度等多类型共65个通道数据流进行在线相关分析与聚类,一次特征计算、分析与聚类总时长低于1 s,满足在线处理的实时性要求。该文提出的方法能够判断闸站工程渗压情况、伸缩缝与温度变化特性等,可有效发现潜在的工程安全问题或传感器故障。

水利工程中泵站水闸洪涝排水与止水问题分析

泵站水闸发挥着挡水、泄水或取水的作用,常修建在河道或者渠道上,通过控制泵站水闸的开关控制水流流量、调节水位,在现代水利工程中发挥着重要作用。文章对水利工程中泵站水闸洪涝排水与止水问题进行深入分析,总结常见的泵站水闸洪涝排水问题,并对水闸洪涝止水伸缩缝渗漏问题和其产生原因进行深入研究,并提出有关水闸洪涝止水伸缩缝渗漏的预防措施,旨在进一步强化泵站水闸的实际应用功能,完善水利工程体系。

基于闸、泵联合调度的半封闭水体活水工程

东坡湖是受潮汐影响的半封闭水体,水面面积大,水动力条件差,水体停留时间长,有利于藻类繁殖,富营养化特征明显。为了改善东坡湖的水动力条件,采取了进出口改造、设置活水泵站和节制闸等活水工程措施。通过闸、泵联合调度,水体活水时间由22.3 d减少到13.2 d。活水工程实施后,综合营养状态指数为48~66,呈现逐渐下降的趋势,处于中营养~中度富营养化状态,但现状已实施的活水工程不足以彻底解决东坡湖的富营养化问题,亟需实施其余规划工程。

厦门某机场排水工程排涝泵闸设计研究探讨

对于围海造地排水工程,采用一级、二级结合的除涝排水模式,得到了广泛应用。厦门某新机场二级排水工程是典型填海造地全区域除涝排水工程。对二级排水工程排涝泵闸设计研究要点进行了总结探讨。数值模拟确定工程规模;无参考标准情况下,类比分析世界各地同类工程,确定了工程挡潮、除涝标准;统筹地形、地质、风浪等因素比选,确定了在空间区位、地形、地质和外海风浪等方面,均具有明显的优势的站点;泵闸总体布置防洪影响小,工程占地少,工程投资小,管理运行方便;泵站居中布置,站身(闸首)平面布置合理。科学制定运行管理方案,确保二级排水工程安全可靠运行。为围海造地除涝排水工程泵闸设计关键问题的解决提供了经验。