沅水桃源枢纽左岸船闸桥区船模通航条件试验研究

沅江大桥通航环境十分复杂,原大桥通航孔布置不合理,严重制约了桃源枢纽二线船闸扩建工程建设。针对桥区通航条件差的问题,对其左岸桥梁通航孔布置方案进行船模试验研究,采用定床河工模型和小尺度船模试验相结合,并从船模试验的舵角、漂角和航速等航行参数进行综合分析,结果表明:在相同通航总净宽的情况下,双孔双向要优于双孔单向;桥梁通航孔右移可降低一线船闸船舶下行过桥难度,但会增加二线船闸船舶上行过桥的难度。建议左岸新建桥梁通航孔净宽应不小于220 m,桥位相比于现状桥梁右移约75 m,采用双孔双向,两线船闸分槽航行的方式。

船闸单侧闸墙主廊道输水系统岔管水动力特性研究

船闸单侧闸墙主廊道输水系统具有结构简单、开挖量小、工程投资省等优点,在河谷狭窄、边坡陡峭等地形受限地区具有明显的技术优势,但工程应用难点之一在于如何保证廊道内断面流速的均匀性,避免出现严重的偏流、脱流现象。依托嘉陵江草街二线船闸工程,采用通用CFD软件FLUENT,对船闸单侧闸墙主廊道双阀门输水系统布置中的岔管水动力特性进行较为详细的研究,探讨岔管分岔角、墩头曲线形式以及外壁曲线形式对岔管水力特性的影响,提出外壁采用正弦曲线,内壁采用圆弧-直线-圆弧形曲线的单侧输水廊道阀门段岔管布置体形,可为类似工程设计提供参考。

西津二线船闸阀门段空化特性及抑制效果

针对船闸阀门段空化问题,以新建的西津二线船闸为例开展原型观测研究,观测表明:充泄水阀门采用设计阶段阀门模型推荐的门楣体型,原型中实现了门楣自然通气,充泄水阀门双边开启最大通气量分别为0.11、0.17 m^(3)/s。门楣通气抑制阀门段空化效果显著,整个阀门开启阶段,闸顶未听见不通气存在的明显的空化泡溃灭声及雷鸣声;与不通气相比,门楣通气后充泄水阀门双边开启过程中空化噪声强度平均降低60%、82%;充泄水过程中,闸顶声级计在开阀期间所采集的平均噪声分别为68、79 dB;门楣通气后,阀门吊杆振动得到明显改善。防空化措施能够有效保护阀门及阀门段廊道免受空蚀侵害,保障船闸安全高效运行。

西津二线船闸输水系统水力特性原型观测

输水系统是船闸的重要组成部分之一,西津二线船闸是西江航运干线中的重要通航枢纽,为确保西津二线船闸能够安全高效运行,试通航前,通过在闸室、阀门井、检修门井、上(下)闸首人字门前后和上游引航道等部位布置水位计,各输水阀门及人字门有杆腔、无杆腔布设油压传感器,对船闸输水系统水力特性、阀门启闭特性及人字门启闭特性进行综合监测、调试与分析,提出合理的运行方式。结果表明:在推荐的运行方式下,惯性超高(降)基本控制在0.10 m之内,大幅改善人字门及活塞杆受力条件,保障船闸的安全运行和高效通航。

京杭运河二通道待闸锚地容量探讨

以京杭运河二通道上设置的八堡船闸待闸锚地为研究对象,基于运量预测、通航条件分析、八堡船闸运行特点等前期成果,通过经验公式计算、排队模型对待闸锚地所需锚泊位数量分析计算,同时利用三堡船闸待闸锚地布置情况进行实例对比分析,并提出针对性的锚地改造措施。结果表明,合适的待闸锚地容量为不小于3个闸次船舶数量,并建议设置远程调度锚地进行梯级调度。

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。

改善二线船闸下游引航道口门区流态的补流措施研究

针对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,以湘江近尾洲枢纽二线船闸为例,建立可以较好模拟复杂河道边界条件的二维水流数学模型,在充分认识常规设计泄流开闸方式的下游引航道口门区水流条件的基础上,开展多种开闸泄流方式的组合试验研究。结果表明:二线船闸下游引航道口门区的水流受枢纽运行方式影响较大;边孔(22#闸孔)适当补流可增加口门区回流的能量损失,进而减弱口门区回流,同时使纵流、横流也满足规范要求。为保证船舶航行安全,建议该工程在下泄洪水时尽可能采用常规开闸+边孔补流方式。

湘祁二线船闸平面布置方案及设计优化创新

扩建二线船闸应综合考虑地形、施工、通航、征拆、投资等制约因素。以湘祁二线船闸工程为例,重点论述二线船闸设计原则、选址及平面布置思路及方法,比选得出布置在一线船闸左岸、两闸轴线间距80 m、船舶直进曲出的方案。通过物理模型试验对口门区通航水流条件进行分析与优化,提出延长上、下游隔流墙、疏浚电站下游河床、优化调度方式等措施,改善了口门区水流条件。针对浮式检修门库、靠船墩、隔流墙,提出了具有较强通用性的创新与优化设计理念。

古顶水利枢纽二线船闸下引航道布置物理模型试验研究

多线船闸布置中引航道口门区及连接段通航水流条件是一个重要的研究课题。以古顶水利枢纽二线船闸通航水力学试验为例,研究古顶二线船闸在修建背景下,船闸下引航道口门区及连接段通航水流情况。试验结果表明,口门区及连接段回流及横流流速超标。因此,从布置导航墙、疏浚引航道连接段两方面着手,提出多种优化布置方案,并推荐布置70m外挑导航墙(50m直墙+20m外挑)和疏浚连接段相结合的方式。研究成果为古顶水电站二线船闸的优化布置提供了参考。

西津水利枢纽二线船闸下引航道布置方案对比

西津水利枢纽二线船闸工程对发展西江航运和流域经济具有重要作用。为研究二线船闸布置方案与原一线船闸布置的相互影响,采用水工模型试验研究二线船闸下引航道两类不同布置方案下的水流条件,通过分别测定一、二线船闸下引航道口门区纵、横向及回流流速三项指标,并进行对比分析得知:一、二线船闸下引航道口门区采用共用布置方案时,在中洪水流量情况下,口门区内横向及回流流速难以满足规范要求;当采用下引航道口门区分开布置形式时,二线船闸下引航道口门区多项流速在各级通航流量下基本满足规范要求。

京杭运河万年闸复线船闸平面布置方案

受一线船闸、桥梁、泄水闸、调水泵站和防洪大堤等已建建筑物的制约,京杭运河万年闸复线船闸的平面布置条件较为复杂。船闸平面布置时结合既有建筑物的限制条件、船闸通航条件、相邻建筑物的安全和正常运行、船闸运行管理、工程协调美观性、施工条件以及工程投资等方面对闸位进行比选,确定最优的船闸闸位方案,在引航道布置时结合设计船型的实际情况和一线船闸引航道的现状条件采用弹性停泊段和共用靠船墩等创新方案,对在工程集中区域布置多线船闸具有借鉴意义。

清远水利枢纽新建二线船闸对北江下游河势稳定影响试验研究

在现有水利枢纽建设二线船闸受原有建筑物安全、地形空间等诸多因素限制,二线船闸建设对水流条件及河势稳定的影响较为复杂。该文通过定床物理模型试验,开展了清远水利枢纽船闸新建二线船闸对北江干流河势稳定影响的模型试验研究,各级洪水流量下二线船闸建设后流场基本无变化,水动力轴线的位置基本保持不变,引起河道主要汊道分流比的改变较小。工程建设对该河段总体河势稳定影响不显著,但坝下左侧长丁坝完全拆除,对枢纽与烂柴洲之间河段的河势稳定将造成一定的影响,为了确保清远枢纽下游的河势稳定及北江大堤的安全,建议将不拆除坝下的长丁坝,注意加强烂柴洲现有护岸工程的监测。

木京水利枢纽二线船闸通航水流条件的试验研究

木京水利枢纽现有船闸规模较小,随着东江航运的发展,已不能满足未来航运的需求,为此拟新建二线船闸。其所在河段为大弯曲河道,导致通航水流条件非常复杂。通过定床物理模型试验,研究船闸在各种工况下的通航水流条件,根据试验结果对船闸布置方案进行优化,提出同时满足通航要求和防洪要求的船闸布置方案以及最高限制通航流量,成果为木京水利枢纽船闸设计提供了重要技术支撑,可供同类工程参考和借鉴。

桂平航运枢纽二线船闸平面布置研究

为配合桂平航运枢纽二线船闸工程设计,采用定床物理模型试验和遥控自航船模试验相结合的研究手段,对桂平二线船闸工程布置进行研究,分析和论证设计方案的合理性。通过工程河段水流特性、枢纽调度对上、下游水流条件影响的模型试验,分析了工程河段水流特性,研究了二线船闸上下游引航道口门区和连接段航道通航水流条件和船舶航行条件,修改完善了设计方案,并最终确定了桂平二线船闸合理可行的工程布置方案。

西津水利枢纽二线船闸下游引航道右岸支流汇入口消能设施设计

西津水利枢纽二线船闸工程是建设"西江亿吨级黄金水道"的重要举措之一。为研究二线船闸下引航道停泊段右岸西竹坑支流的汇入对二线船闸下引航道内通航水流条件的影响,通过水工模型试验研究在支流沟内布置消能设施对支流入汇口处流速、流态的影响,提出斜向导流坝、消力墩和消力池的工程措施,为类似工程提供借鉴。

“限时服务规则”下的复线船闸多目标调度优化

针对现有船舶过闸排队规则的欠缺,基于“限时服务规则”,构建复线船闸多目标双层优化调度模型:上层模型用于获得两个闸室安全区域的船舶排布可行方案;下层模型用于获得不同船舶排布可行方案的优化闸次数。下层模型分两个阶段完成:对符合“限时服务规则”的船舶,构建以闸次最少为目标的0-1规划模型,获得此类船舶安排的闸次;对其余船舶按照“先到先服务规则”,构建以闸次最少、闸室利用率最大为目标的多目标决策模型,获得不同船舶排布可行方案应该安排的频次。以位于江苏省干线航道上的某复线船闸某日24小时内过闸船舶的数据为例,计算结果表明:采用本文优化模型获得的优化方案与“经验编排方式”相比,两座船闸各节约2个闸次,两个船闸的平均闸室利用率分别提高了3.66和4.72个百分点。

湘江株洲航电枢纽二线船闸建设对一线船闸通航条件影响研究

采用正态物理模型研究湘江株洲航电枢纽扩建二线船闸工程对一线船闸通航条件的影响。分析工程前一线船闸通航水流条件,二线船闸建设对原有边界条件的改变,工程后一线船闸上下游引航道口门区及连接段航道的横、纵向流速等水力参数变化规律,以及口门区现有导流建筑物对新建工程的适应性等。结果表明,二线船闸建设使得一线船闸通航水流条件稍有恶化,但水流条件的改变对船舶航行条件影响不大,工程前后船舶进出一线船闸的航行条件基本一致。

湘江湘祁枢纽船闸下游引航道口门区通航水流条件影响及对策

湘江湘祁枢纽二线船闸是在已有建筑物岸侧增建的二线船闸,造成二线船闸引航道与主航道曲线连接。因一线船闸引航道的限制,且一线船闸与二线船闸轴距较短,使得拟建二线船闸上下游口门区及连接段通航水流条件较为复杂。因此,依托湘祁枢纽二线船闸扩建工程,采用1100定床水流物理模型试验,分析双线船闸下游引航道口门区通航水流条件。对泄水闸开启方式优化、二线船闸下游引航道隔水堤优化、电站下游右岸大堤优化、电站出流口下游河道局部疏浚等系列措施开展试验研究,提出了改善通航水流条件的优化措施。

濛里枢纽二线船闸通航水流条件试验研究

濛里枢纽原有一线船闸等级偏低,不能满足北江通货量增长的需求。因此,通过在一线船闸右岸新建二线船闸来提高通航能力。为确定二线船闸的合理布置建立了定床模型,研究分析二线船闸采用直进曲出和曲进直出两种布置方案下,上下游引航道口门区及连接段的通航水流条件。模型实验结果表明:两种方案在流量6630m3/s时,均能满足通航要求,但方案1(直进曲出)枢纽下游主流流向与船闸轴线交角比方案2(曲进直出)小。选择方案1(直进曲出)作为推荐方案。

连续急弯航道滩险碍航特性分析及航线选择

碍航特性分析对于枢纽上游水位变动区的急弯航道设计尤为关键。针对浯溪枢纽上游马头岭急弯复杂的水流条件,采用平面二维水流数学模型与船模相结合的技术手段,进行不同水位组合下弯道河流碍航特性研究,在分析航道水深、航道流速的基础上提出优化方案。结果表明,枢纽上游水位变动区的通航设计水位受枢纽运行调度方案的影响较大,急弯航道航线调整是优化通航条件的有效思路,可为类似项目建设提供借鉴。