双线互输水船闸剩余水头优化研究

为定量分析双线互输水船闸剩余水头与船闸输水时间的关系,基于船闸输水系统非恒定总流能量方程和连续性方程,建立了一元船闸充、泄水数学模型。以广西长洲枢纽三、四线船闸为例,用原型观测数据验证了数学模型的可靠性。重点研究双线互输水船闸的输水系统水力学,揭示剩余水头与输水时间和省水率的关系。研究表明,随着剩余水头减小,船闸输水时间不断增加,同时因联通阀门关闭时间较长,在阀门关闭末期,充水闸室水位高于泄水闸室水位,从而出现倒流现象,船闸省水率增至0.5后又降低。故从省水角度出发,剩余水头取4 m为最优。综合考虑省水率与输水时间的矛盾,从而提出省水率与输水时间在剩余水头选取上的权重问题,为优化双线互输水船闸剩余水头提供参考。     

大藤峡船闸关键水力学问题研究

大藤峡船闸闸室有效尺寸为280 m×34 m,最高通航水头为40.25 m,是世界上首个水头超过40 m的大型超高水头单级船闸。单级船闸的特性以及闸室规模、工作水头和输水时间要求决定了其单次输水水体、输水最大流量以及进入闸室的能量,超过闸室尺度相近的三峡多级船闸,借鉴三峡船闸输水系统体型的初设方案闸室内船舶停泊条件问题突出。为此开展了1∶30比尺船闸整体模型试验,结合减压及局部模型试验与数模计算,通过输水系统体型创新、输水系统阻力及阻力分配调整和阀门运行方式优选,解决了大藤峡船闸闸室内船舶停泊条件及输水系统水流空化等关键水力学问题。研究获得的新型自分流全闸室出水输水系统布置型式,很好地解决了闸室高效输水和船舶停泊安全问题,显著拓展了等惯性输水系统对水头的适应性,其成果可供超高水头大型船闸设计借鉴。     

大型超高水头船闸输水系统型式研究与展望

高水头船闸输水水流携带巨大能量,可能对船闸输水系统运行安全及闸室内船舶停泊安全产生危害,选择合理的输水系统型式对保障工程安全至关重要。随着大型超高水头单级船闸——大藤峡船闸的开工建设,研究发现目前已成功运行的输水系统型式不能满足该工程需要,亟需消能效果更好的输水系统。结合大藤峡船闸工程相关研究,参考国内外已建高水头船闸输水系统布置的成功经验,总结了高水头船闸不同输水系统型式与船闸运行水头和闸室尺度规模的匹配关系,介绍了适应大藤峡船闸工程特点的自分流全闸室出水4区段等惯性输水系统型式,提出了消能效果更好的带内消能工的输水系统新体型,可供类似超高水头大型船闸的设计和研究借鉴。     

低水头船闸输水系统水力参数研究

以实际船闸除险加固工程为试验对象,通过物理模型试验介绍低水头船闸闸室充泄水过程,重点研究输水系统水流流态以及闸室水位变化曲线。试验结果表明:原设计方案3 min均匀开启输水阀门实用可行,闸首水流流态稳定,纵向消力坎消能效果较佳,闸室内水位波动符合要求。     

超高水头大型船闸输水系统研究

随着社会经济的发展和技术的提高,船闸不断向大型化和高水头化方向发展,以往常规的等惯性输水系统已不能适应40 m以上的超高水头大型单级船闸。结合某工程实例,通过类比分析、物理模型试验及数值计算的方法,提出了新型自分流的闸室分流口结构型式和输水系统布置型式,很好地解决了闸室高效输水和船舶停泊安全问题,显著拓展了常规等惯性输水系统的适应性,其成果可供超高水头大型船闸设计借鉴。     

高水头船闸输水系统布置及应用

根据国内外及长江科学院建院50多年来对高水头船闸输水系统水力学研究成果,对高水头船闸输水系统布置型式及关键部位体型应用进行了简单介绍,给出了适应不同闸室尺度及水头的等惯性输水系统基本型式和优化闸室内船舶停泊条件以及解决输水系统空化问题的关键部位优化体型,提出了通过阀门底缘掺气解决船闸输水反弧门底缘空化从而简化高水头船闸输水阀门段体型的新思路,以及有望应用于超高水头船闸的具有内外消能系统的新型分散输水系统型式,可提供给有关的科研设计工作者参考。     

船闸输水初始流量增率和惯性水头计算

从船闸非恒定流基本方程出发，推导了两种常用阀门输水初始流量增率计算式和阀门全开后惯性水头的计算式，计算结果与试验值和数值计算值一致。     

贵港二线船闸输水系统水力特性原型观测

贵港二线船闸是西江航运干线中的重要通航枢纽,采用简单的闸墙廊道侧支孔出水及双明沟消能的分散输水系统布置型式。为验证输水系统布置及闸阀门运行方式是否合理,对船闸输水系统进行了水力特性原型观测试验。观测结果表明:闸室水力特性及船舶停泊条件基本满足规范及设计要求,船闸进出水口及闸室内流态较好;在当前船闸水头及推荐的阀门运行方式下,输水末期闸室内的超高、降超出了规范要求,改善闸阀门运行方式后,有效降低了惯性水头;船闸原型与模型间流量系数存在偏差,偏差值不超过6%;双线船闸在不同工作时序下运行,相互影响不大。     

红水河乐滩船闸输水系统水力特性原型调试研究

红水河乐滩船闸是国内实际运行水头最高的单级船闸.本文介绍了该船闸双边输水工况水力特性,提出了控制闸室超灌(泄)的措施,并通过输水方式优化,改善了闸室水流流态,保证了船闸安全通航.     

王甫洲船闸输水系统设计

以王甫洲船闸输水系统设计为例，介绍了集中界水倒口消能不设镇静段布置型式的设计思路及设计方法，该种布置缩短了闸室长度，结构较简单，在相同水头情况下与常规集中输水系统相比较，双边廊道充水时闸室流态较好，第一波浪力显著减小，特别是单边输水时闸室流态及船舶缆力有较大程度改善，扩大了集中输水系统的适应范围，对中低水头船闸输水系统设计有着较大参考价值。     

贵港航运枢纽二线船闸输水系统水力学试验

贵港航运枢纽位于贵港市上游6.5 km处西江郁江河段,船闸设计有效尺度280 m×34 m×5.6 m(长×宽×门槛水深),采用闸墙长廊道多支管分散输水系统形式,设计最大水头14.1 m.通过对输水系统水力特性、廊道压力、闸室和上下游进出口流态、船舶(队)系缆力的观测,提出了上闸首阀门后廊道高程、闸室三明沟消能等部位的合理布置方案,杜绝了充水过程中的门后检修门井掺气,进一步均匀闸室内横向水流分配,使得设计船(队)舶的泊稳条件更好地满足规范要求.研究表明采用闸墙长廊道多支管输水型式是可行的.     

桂林市春天湖船闸设计特点

春天湖船闸是我国首座为旅游服务的双线双向省水运行船闸,其船闸的省水效率、水流流态平稳、船舶停泊条件以及运行频繁程度在国内船闸史上是相当高的,其船闸省水形式、输水系统的布置对今后船闸的设计具有很高的借鉴意义。     

西江航运干线桂平二线船闸设计关键技术

桂平二线船闸是西江航运干线上首座3 000 t级船闸,建设规模大,技术复杂,其成功建设将为促进西江航运干线扩建为Ⅰ级航道,提升通过能力起到积极推动作用.建成投入营运以来,船舶进出闸顺畅,输水系统消能效果好,一次过闸船舶数基本为一线船闸的2.5倍,过闸效率显著提高.对桂平二线船闸总体布置、改建公路选线、引航道布置、改善口门区水流条件的措施、输水系统、闸室墙结构、降低反向水头对一线船闸影响、保证基坑干地施工等设计关键技术进行了总结,成果可为其他船闸工程建设提供借鉴.     

三峡阶段蓄水船闸闸首渗流分析

一闸首及其基础是三峡船闸渗流监测的关键部位.通过对三峡3个蓄水阶段中得到的永久船闸基础廊道内渗流监测资料进行分析,了解一闸首及其基础的渗流特性;分析并发现影响基础地下水位及渗流量的主要因素,建立典型测压管水位和渗流量统计模型.     

船闸末级闸首超长输水廊道泄水水力特性数值模拟

拟建的三峡枢纽水运新通道船闸末级闸室超长输水廊道运行水头高、输水量大、输水时间短、输水距离长,水流具有强非恒定性,保障其安全运行非常重要,故对高水头船闸末级闸首超长输水廊道的阀门开启过程的非恒定水动力特性进行数值模拟,研究不同输水廊道长度、不同阀门开启时间下,闸室流量过程、闸室水位过程、阀门井水位过程等水力要素的变化规律和影响因素。研究表明:船闸末级闸首输水廊道长度加长会增加惯性超降值、增长惯性超降波动周期、延长泄水时长、降低闸室水位升降速度,同时减少阀门开启过程中阀门井水位降落值;加快阀门开启速率会减少泄水时长、增加闸室水位升降速度、减少阀门开启过程中阀门井水位降落值。研究结果可供三峡枢纽水运新通道末级闸首超长泄水廊道设计参考。     

水力浮动式升船机充泄水阀门启闭方式研究

根据水力浮动式升船机的工作原理,研究建立了输水系统、平衡重浮筒--承船厢系统的概化模型,并采用数值计算方法研究了充泄水阀门合理的启闭方式.结果表明,充泄水阀门的水力控制是保证水力浮动式升船机运行稳定和准确停位的关键.通过采用阀门间歇开启方式,在承船厢入、出水前通过设定合适的阀门开度,控制系统输水流量,降低承船厢入、出水的速度,可以有效地控制承船厢运行满足要求.     

乐滩水电站船闸及冲砂闸工程二期围堰充水设计及运行

乐滩水电站船闸及冲砂闸围堰是低水头围堰,枯水期挡水,汛期超标洪水来到前,提前从图堰预留充水段向闸室充水进行内外压力平衡,从而保证了围堰保留段在超标洪水冲刷下,损坏较小,有利于下一枯水期快速修复,重新挡水.笔者有幸参加了该工程的施工,获得的技术经验值得同类工程借鉴.