西淝河闸站工程开孔导流墩整流试验研究

针对西淝河闸站工程在闸、站单独运行时存在的回旋和斜流问题,采用整体正态模型对闸站工程进行水工模型试验研究。在抽排水工况下,设计了不同导流墩长度,不同导流墩开孔尺寸包括开孔宽度、开孔间距、开孔高度等7种导流墩整流方案;其中对仅25 m长导流墩方案和导流墩最优开孔尺寸方案进行了自排工况下自排闸的过流流态及流速分布研究。通过对比各方案下导流墩侧回旋区面积大小及各孔流速均匀度,建议导流墩长25 m,开孔宽4.5 m,相邻的孔口间距6.25 m,开孔高度5 m。5#和6#流道中间加设1 m短隔墩的方案可减小泵站前池及闸前水流回旋区域,改善水流流态,提高各孔流速均匀度,为泵站机组及水闸运行提供良好的水力条件。试验研究结果可为闸站结合工程选择导流墩整流方案提供技术参考。     

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。     

红花水电站二线船闸下游引航道口门区通航水流条件改善研究

建立红花水电站整体物理模型,对红花水电站二线船闸下游口门区布置方案进行试验,参照常见的船闸下游口门区通航水流条件改善措施结合工程实际对工程方案进行优化,通过设置一定长度的透水式导流隔墙,有效改善二线船闸下游口门区的流态,使得口门区的水流条件能够满足通航要求。     

浮石船闸改扩建工程上游引航道口门区方案优化研究

建立浮石水利枢纽整体物理模型,对浮石船闸改扩建工程口门区布置方案进行试验。上游口门区所处河段基础条件较差,方案布置受限制条件较多,水流条件难以满足通航要求,结合工程实际情况从宏观角度出发,在上游河段顺水流方向布置导流墩和潜坝以调整上游河段的主流分布,使得口门区及航道过渡段的水流条件满足通航要求,并减少对河道泄洪和通航的影响。     

银盘水电站引航道水力学设计与试验研究

银盘水电站坝址地形条件十分复杂,通过比较不同的隔流堤长度、枢纽调度方式下的引航道口门区通航水流条件以及船模试验验证,分析探讨了不同泄洪方式及隔流堤长短对下游引航道口门区通航水流的影响.提出了合适的隔流堤长度及枢纽运行方式.模型试验成果表明:在最大通航流量下,短堤方案口门区通航水流条件要好于长堤方案,船模试验也证明,船舶上、下航行指标能满足船队进出口门航行条件的要求.     

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。     

某泵站前池流态模型试验研究

某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.该文以某泵站为例,采用物理模型试验对其前池的流态进行预测,在设计水位抽排工况下,6台泵全开、自排孔关闭时进行模型试验,为某闸站结合式泵站前池流态分析提供参考.试验结果表明:原设计方案下,前池内出现逆时针方向的回旋流动且回旋流动的范围主要位于导流墙的周围,从而容易在水泵中产生汽蚀.针对原设计方案存在的不足,对其进行改进,得到了一种较优的设计方案,即延长导流墙并开三孔且在前池增加消力墩的方式,该方案能够有效地改善泵站进水条件.     

引航道通航水流条件数值模拟

采用数值模拟手段,计算了当引航道航道中心线与河流主流存在较大夹角时,船闸引航道口门区及其连接段区域不同流量下的水位、流速分布等水力特性.计算结果表明:各级流量下引航道口门区的斜流效应明显,影响口门区通航水流条件,分析各级流量下的通航水流条件后,确定其最高通航流量为4 000 m3/s,若要提高最高通航流量,应适当减小航道中心线与河道主流的夹角.通过对比分析数值模拟与物理模型试验的结果可知,该数学模型能较好地模拟引航道口门区水流条件.     

某泵站导流墩结构数值模拟优化研究

闸站结合方式具有结构紧凑,占地面积小等诸多优点,成为泵站设计的重要形式。由于非对称式闸站工程结构复杂,在运行过程中容易出现前池流态不良问题。文章以某泵站为例,利用数值模拟的方法对导流墩体型优化问题展开研究,认为当导流墩长度为15 m,开孔宽度为3.0 m,开孔高度为1.7 m时,前池流态最好,建议在工程设计中采用。     

分汊河段船闸引航道整治试验研究

大洑潭枢纽位于沅水上游,处在山区限制性河道,其通航水流条件十分复杂,不利于通航。针对上、下游引航道口门区和连接段水流条件差、横流较大、洲尾通航困难及小流量下通航水深不足等问题,设计和修建大洑潭枢纽船闸整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸引航道口门区、连接段及洲尾处通航水流条件进行系统的试验研究。模型试验结果表明,船闸枢纽平面布置存在缺陷,上游船闸引航道口门区及连接段水流条件易受江心洲分汊口斜流影响,尤其左右两汊同时泄流下,船舶航行难度较大。整治方案采取加长导航墙和修建丁坝、顺坝及开挖航槽等措施进行试验研究,发现优化方案④下的通航、船模水流条件得到明显改善,确定了在该条件下的最大通航流量,并论证了在此方案下通航的安全性和工程可行性。     

那吉船闸下游引航道通航水流条件的试验研究

那吉水利枢纽原设计方案的船闸下游引航道口门区存在较大的横向流速等不良通航水流条件，通过多种改善措施的比较试验，提出下游引航道口门以下航道左岸边修改顺直，并采用丁坝和导流墩削弱回流强度的改善措施，使船闸下游引航道口门区的水流条件能满足通航的要求。     

船闸下游口门区水流结构特征及流速极值预测方法

为明确船闸下游口门区水流结构特征并实现口门区通航水流条件定量预测,以船闸下游口门区概化模型为基础,采用数值模拟方法,开展了船闸下游口门区通航水流条件计算,研究了口门区水流结构特征和通航水流条件分布规律,并对来流流速、入流角、口门区几何参数等因素进行敏感性分析,提出了船闸下游口门区流速极值预测公式。结果表明：船闸下游口门区水流结构呈平面二维形态,经实际工程物理模型实测数据验证,回归分析得到的口门区流速极值预测公式的可靠性较好,为类似工程船闸下游口门区通航水流条件研究提供了一种方便快捷的预测方法。     

浍河南坪船闸引航道流场数值模拟研究

水流流场数据是通航影响评价的重要基础性资料,本文借助数学模型对目标河段进行模拟计算,系统分析船闸正常运营期,节制闸放水时对正常过闸船舶及南坪港进出港船舶的影响以及口门区各种工况下水流流态,对优化工程布局及航道治理提供技术支撑.     

瓯飞一期围垦工程通航孔设计研究

常规通航建筑物在设计中多半采用船闸、升船机。而作为直接可以平水通航的出海通航水闸,其水流特性、布置形式等研究在浙江省乃至全国也不多。以瓯飞一期围垦工程为背景,结合通航孔模型试验以及数模计算成果,主要从水力学角度对通航孔平面位置、口门形式、导航墩墩头形式、泄洪时的水力学特征、水闸对通航孔布置的影响等方面进行探讨,并参考已建东海塘通航孔和金清新闸通航孔,提出导航墩长度和结构的设计优化,分析出通航孔设计的一些基本原则。     

盘龙寺拦河闸枢纽引航道模型试验研究

盘龙寺拦河闸枢纽工程拟在右岸兴建引航道,需通过水工模型试验研究分析盘龙寺拦河闸枢纽工程通航建筑物的布置方式及上下游引航道口门区的通航水流条件。试验结果显示:在5年一遇洪水条件下,上游航道口门区纵向流速最大为1.33 m/s,横向流速最大为0.28 m/s,稍微超标;原方案下游引航道口门区在四种试验条件下均有不同程度超过规范要求,原因在于下游引航道口门区受河道弯道影响,航道中心线与河道主流存在夹角引起汇流不平稳。为了通航安全需在上游引航道局部段设置引航线,控制最大通航流量应设置为4 900 m~3/s。同时,提出了下游引航道口门区优化布置方案,改变下游引航道外侧导墙布置长度,将原来的末端40 m直线型导墙改为半径为50 m,偏角为16°,偏向河中央的弧线型导墙。改进后的方案有效地改善了下游引航道口门区附近的通航水流条件,流速符合内河航道通航规范要求。     

江新联围大洞口水闸通航孔水力冲沙试验研究

设计的大洞口水闸,其通航孔闸室水深、水流流速弱,闸室极易发生泥沙淤积,因此,通航孔水力冲沙的设计是大洞口水闸工程设计的重要一环。通过江新联围大洞口水闸通航孔水力冲沙试验,对原设计的水力冲沙方案的合理性进行论证,并对设计方案进行了修改,提出了冲淤效果较好的水力冲沙优化方案,该方案解决了本工程通航闸的深水水力冲淤难题,可为同类的工程设计提供参考。     

涵闸枢纽引水工况水力优化数值模拟研究

奔牛水利枢纽下游引河(新孟河侧)与节制闸、船闸引航道附近及其口门区域交汇,区域水流流态较为紊乱,对船舶进出闸的安全存在一定影响。应用大型商业软件建立奔牛水利枢纽新孟河侧水流三维数学模型,划分全六面体网格,采用CFD数值模拟方法分析。通过船闸下游引航道区域三维水流水动力学的计算成果可知,对于船闸与主河道成一定角度布置时,导流墙长度对引航道流速分布影响很大,导流墙长度过长或过短都对船舶航行都带来一定安全隐患;通过水力优化,推荐方案的船闸引航道内水流纵横向流速分布及回流区流速大小均符合JT J305—2001《船闸总体设计规范》要求,能够确保船闸安全高效运行。     

大藤峡水利枢纽船闸下游引航道口门区方案优化研究

建立大藤峡水利枢纽整体物理模型,对大藤峡水利枢纽船闸下游口门区布置方案进行试验,参照常见的船闸下游口门区通航水流条件改善措施结合工程实际对工程方案进行优化,通过宏观的河势调整结合具体的口门区水流条件改善措施,使得口门区及航道过渡段的水流条件能够满足通航要求,并节省了工程量。     

溢洪道闸墩后水翅的水力特性及消减措施研究

为研究如何避免溢洪道泄洪过程中,闸墩后生成的水翅会给泄洪安全带来诸多不利的影响。本文利用量纲分析和物理模型试验方法,对溢洪道闸墩后水翅的水力特性和消减措施开展研究。试验结果表明,影响水翅长度和高度的主要因素有闸墩尾部出口处的弗劳德数Fr_0、溢洪道坡度i、闸墩宽度等;在相同泄流条件下,若泄槽坡度变小,水翅长度也随之减小,而水翅高度却相应增加;当弗劳德数Fr_0介于2.3与2.8之间时,闸墩后的水翅长度和高度均显著增大。试验还发现水翅的长度、高度与闸墩后泄流下跌角度α有关,当α增大时,水翅长度和高度也随之增大;当α较小时,水翅现象明显减弱或消失。研究结果为实际工程消除水翅现象提供了新思路,提出的复合式斜尾墩比传统四棱台型尾墩能更好地避免水翅发生,对改善溢洪道、泄洪洞闸墩后的水流流态具有参考价值。     

大藤峡水利枢纽船闸上游口门区布置优化研究

针对大藤峡水利枢纽船闸上游口门区通航水流条件复杂的问题,通过水工整体物理模型试验,提出了口门区外移、局部河床回填、滩地开挖以及导流桩柱分流等优化措施,优化方案口门区内流速小、桩柱分流均匀,通过自航船模试验验证,船闸上游口门区及连接段的水流条件满足通航要求。