提高三峡船闸完建期通过能力措施研究

为缓解三峡船闸完建期单线运行带来的航运压力,提出了156.0 m水位船闸由五级运行改为后四级运行以及船舶待闸位置由上游靠船墩移至一闸室的创新设想.借助理论分析、原型调试及实船试验等手段,通过优化各闸首输水方式,解决了船闸四级方案超设计水头运行及一闸室待闸船舶安全的关键技术难题,阐明了一闸室水体波动特性及其与待闸船舶系缆力间的相互关系,提出了符合一闸室待闸特点的运行调度方案.船闸实际运行表明,上述措施大大提高了完建期三峡船闸的通过能力,取得了显著的经济和社会效益.     

兴隆船闸关键水力学问题研究

兴隆船闸采用短廊道输水系统,属集中输水系统布置中的中高水头船闸.船闸规模及一次充泄水水体大,输水时间短,水力指标要求高.对于输水系统出口设置在闸首的船闸,其充、泄水系统出口布置型式以及输水阀门的运行方式直接影响过闸船舶安全.通过1∶30兴隆船闸整体模型,对过闸船舶停泊条件等关键水力学问题进行了专题研究.通过研究提出了能够满足充泄水时间和停泊条件要求的输水阀门运行方式及输水系统布置型式,为兴隆船闸设计提供了科学依据,并可作为其他短廊道输水系统船闸设计参考.     

船闸运行状态与通过能力仿真分析

为定量分析和预报船闸的运行状态并指导其交通调度,基于Arena离散事件仿真平台,以湘江长沙枢纽双线船闸为例,通过已有研究成果建立船闸交通仿真模型,经实际资料验证该模型的可靠性,并分析了船闸在不同交通调度方案下的运行状态参数及最大通过能力。仿真分析结果表明,只有提高每个闸次的闸室利用率,才能有效增加船闸的通过能力;每个闸次的船舶艘数越多,一次过闸时间就长,平均延误就长。运行实践中可根据船闸状态和过闸交通需求,合理进行交通调度,在保障过闸安全的前提下协调船闸通过能力与船舶延误之间的关系。借助仿真输出的运行状态参数,有助于充分掌握船闸系统的交通规律,分析不同设计水平下的船闸最大通过能力,或是视不同交通负荷预选调度方案,综合提高过闸能力与服务质量。     

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。     

斑竹水电站通航船闸设计——闸墙长廊道短支管出流输水系统

斑竹水电站航运过坝采有船闸方案。船闸建筑物由上游趸船导航结构，下游混凝土重力式导墙上、下坞式结构闸首及坞式结构闸室组成。输水方式采用分散输水系统－闸墙长廓道短支出流。经计算分析，闸室水力指标及船舶泊稳条件好。闸首、闸室钢筋混凝土结构布置合理，受力明确。     

充分发挥三峡船闸通过能力的途径

随着经济的发展,三峡船闸过坝运量急速增长。由于三峡大坝下游部分航道通航条件无法达到规划的一级航道标准,导致过坝船舶的组成、尺度与船闸难以匹配,船闸通过能力无法充分发挥,致使闸前偶有压船现象。有针对性、有计划地对尚未达到一级航道的河段进行治理,使过坝船舶的组成、尺度与三峡船闸的有效尺度相匹配,同时进行科学调度,是充分发挥三峡船闸通过能力的根本途径。     

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。     

船闸闸室底部设有气囊的三维水动力特性研究

为缩短船舶过闸时间和节约船闸用水,该文提出了一种气囊与输水系统相结合的新型船闸。基于典型的船闸尺度和气囊设计方案,采用输水动态仿真方法,研究了气囊充气流量对闸室水动力特性的影响,估算了闸室内船舶停泊条件。研究结果表明：气囊充气过程中,闸室中部形成一个明显的分流带,水体分别流向上下游闸首后呈现震荡型水流现象;当充气流量由Q=35.89 m³/s增加至77.43 m³/s,闸室纵向最大水面比降呈线性增加,相应的船舶纵向水平分力满足停泊要求,相比无气囊方案省时率达1.85%-21.11%且省水率达33%左右。     

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.     

三峡区域水运物流现状及发展对策研究

三峡水库蓄水后,随着经济社会的快速发展,三峡船闸货运量增长较快,目前已基本达到原设计双向1亿t的通过能力,三峡及葛洲坝船闸的通过能力日趋紧张,难以满足过闸物流量进一步发展的要求。根据长江三峡区域的物流现状,分析了三峡水库蓄水前后货运量增长趋势、货种组成和上下行货运量比例变化情况。初步研究了三峡区域水运物流与区域经济发展的关系。提出了提高三峡区域水运物流效率的对策措施,包括加快西部地区物流基础设施建设,完善物流网络;以现有船闸各项参数和指标为基础,积极推进过闸船舶的标准化、专业化和大型化;开展增建船闸新线方案的研究等。     

船闸输水惯性超高(降)的影响及改善措施研究

通过物理模型和数学模型，对具有复杂分散输水系统船闸输水末期的水力特性和船舶停泊条件进行了研究，结果表明：采用平水时开启人字闸门并提前关闭输水阀门，可控制惯性超高(降)，保证船舶停泊安全     

三峡船闸补水运行方式水力学问题研究

分析了三峡船闸各种补水状态。通过1∶40的实体模型和相应的数学模型，对该船闸补水时输水系统的阻力系数、输水流量过程、水位变化过程、输水时间、补水流量和补水阀门的关闭方式等水力学问题进行了探讨。     

通航船闸水力学研究进展

船闸是当前世界上应用最广泛，前景最广阔，也是最重要的通航建筑物型式。本文从输水系统布置，阀门水力学及引航道水力学三方面对船闸水力学研究进展了综述。并重点介绍了我院在该专业领域内的研究进展和最新成果，同时也介绍了美国，前苏联等航运发达国家的船闸建设经验和研究成果。     

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.     

水利水电工程通航技术研究进展

随着我国水利水电工程向具有供水、防洪、发电、通航等多目标开发方向的发展,高坝通航技术得到了迅猛发展。总结了通航建筑物船闸及升船机的技术研究进展,特别是具有国际领先水平的船闸输水形式及阀门防空化新技术,湿运全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机、齿轮齿条爬升式升船机和水力浮动式升船机新技术。我国高坝通航升船机及船闸建设水平已跃居世界前列。     

船闸集中输水系统复合模型研究与应用

在分析船闸输水系统重要性及相关水力学问题研究方法特点的基础上,针对集中输水系统船闸,提出并建立了局部物理模型与数学模型相结合的复合模型,阐述了其具体实施方案.采用2座依托工程船闸的物理模型试验资料验证了复合模型研究成果的准确性,并将复合模型成功应用于工程实例船闸,得到了相应的输水水力特性、船舶系缆力、闸室及引航道流速特性等水力指标,均符合规范及设计要求;确定了闸室镇静段长度,提出了消能工优化布置措施,为工程设计提供了技术依据.研究表明,提出的船闸集中输水系统复合模型既能保证研究成果的准确性,又比物理模型试验大大节省费用并缩短研究周期,是一种适合低水头船闸较好的新型研究方法,具有推广应用价值.     

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。     

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。     

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。