瓜洲泵站交汇区域水流特性分析

瓜洲泵站下游引河与古运河交汇区域水流流动较为紊乱,对船舶航行安全存在一定影响。通过CFD数值模拟可知,交汇区域以弯道水流进入下游引河,主流流速低于下游引河平均流速;靠近瓜洲闸枢纽侧出现大尺度回旋,回流区水流平均流速在0. 2 m/s以内,最大回流流速不超过0. 35 m/s,且最大回流流速分布靠近翼墙圆弧段;船舶航行靠岸侧区域的横向流速小于0. 15 m/s,纵向流速在0. 5 m/s以内;随着水深的增加纵横向水流流速有所下降;交汇区域主流最大流速小于下游河床不冲流速,抗冲满足规范要求。分析成果对类似工程设计具有一定的参考价值。     

昭化电航枢纽引航道数值计算

采用数值模拟手段,研究了不同流量下昭化电航枢纽下引航道及其临近区域的流速分布,计算结果表明:枢纽采用电站尾水渠一下引航道"两渠合一"的布置形式,电站尾水对下引航道的流速影响较小,基本不影响船舶进闸;下引航道出口受下游主河道水流的顶托作用,横向流速超过规范要求,在不改变引航道整体布置的情况下,最大通航流量宜减小为2 400m3/s;若要提高通航流量,可适当减小下引航道与下游主河道的夹角.     

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。     

保障通航条件下江苏省武障河闸泄流量数值模拟分析

水网地区水闸具有防洪排涝、供水、通航等功能,其下泄流量对地区防洪排涝、供水和航运安全有一定影响,须统筹各功能需求。为合理确定江苏省沂南地区武障河闸泄流量,通过构建二维水动力模型,在确保防洪排涝安全的前提下,拟定两种工况：(1)水闸泄流对航道通航水流条件的影响;(2)水闸泄流对闸下游航道冲淤的影响。结果表明：当盐河、武障河处于最低通航水位时,武障河闸下游泄流量应分别不超过350,505 m³/s;为满足冲淤保通航需求、确保武障河航道达到冲刷启动条件(纵向流速不小于1.0 m/s),冲淤期间武障河闸下游泄流量应控制不小于300～505 m³/s(对应闸下游武障河水位为-0.77～1.0 m)。     

跨河桥梁通航水流条件数值模拟

沙河(平顶山~漯河)航运工程在漯河市区段推荐线位现有桥梁为15座,其中京广线铁路桥、漯阜铁路桥及范辛铁路桥不满足通航要求,为碍航桥梁。以京广线铁路桥上下游河段为研究对象,采用平面二维水流数学模型,对桥梁附近通航水流条件进行计算分析。在设计水位工况下,通过数值模拟对改建后的桥梁工程通航安全的水流流态进行研究,探讨改建后的工程对通航安全可能造成的影响。计算结果表明,改建后的京广铁路桥在设计洪水位情况下主航道最大流速减少0.6 m/s,桥墩附近各处绕流流速也不同程度的减少,桥梁附近水流条件符合通航标准。     

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.     

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。     

张家港市朝东圩港枢纽闸站工程技术创新特点

张家港市朝东圩港枢纽闸站工程由节制闸和泵站两部分组成。节制闸设计排涝流量为217m3/s,引潮流量215 m3/s。泵站采用堤身式布置,设计流量为32m3/s,单泵流量16m3/s。泵站采用"X"字型双向进出水流道,建筑物地基设计采用钻孔灌注桩基础处理方案,上、下游采用混凝土地下连续墙防渗。节制闸底板为一块42m长整底板,将预应力技术应用到底板结构中,并且设置后浇带,确保超长底板不产生裂缝。     

Y型河道水流交汇对溢流坝泄洪影响的数值模拟研究

Y型河道是一种特殊形式的河道,由于地形地质的原因避免不了在Y河道下游修建溢流坝。本文主要根据Y型河道下游溢流坝水力学研究模型为例,采用数值计算软件Flow-3D建立数学模型进行计算。对溢流坝泄洪进行数值模拟,主要分析溢流坝泄洪流态、闸孔流速、下游挑距、下游河道流速等。结果表明:水舌挑流均匀的分布在河道中央,对两岸河道冲刷影响较小,1#、2#闸孔流速分布规律相同且最大流速为8.8 m/s,而下游河道最大流速为28.0 m/s且集中在河道中央,受Y型河道水流交汇的影响,水流在交汇处能量巨大,对下游河道中央冲刷影响较大,建议在此类河道中设置消能坎。     

河床取料对枢纽通航水流条件的影响

开挖河床料场使河床地形突变,可导致枢纽通航水流条件发生较大变化。基于SMS软件,以NavierStokes方程为数学模型基础,采用加权余量伽辽金有限元求解方法,对澜沧江橄榄坝枢纽工程上下游河床有无取料场的水流流场进行数值模拟,分析取料场对水流流场和枢纽通航水流条件的影响。分析表明,取料场对上下游口门区通航水流条件有一定影响,但对上游影响较小,对下游影响较为明显。具体体现为上游取料场对主流流向、口门区回流范围无大的影响,但稍许降低断面流速;下游取料场改变下游主流方向,使主流偏离引航道口门区,有效降低了口门区斜向水流流速,水流平顺,有利于船舶航行。模拟结果表明,橄榄坝枢纽河床取料对通航有利,为工程设计提供了关键的技术支撑。     

沙河京广铁路大桥河段通航水流条件数值模拟

沙河复航工程在漯河市推荐线上存在桥梁净空低于IV级通航标准,桥孔内局部水流流速超过设计要求,不满足通航水流条件的情况,需要对航道内的碍航桥梁进行改建。本文运用Mike软件建立沙河漯河市境内从上游泰山路彩虹桥下约200m,到下游黄河路沙河桥下约500m的京广铁路桥上下游河段的平面二维水沙数学模型,并根据实测设计洪水、最高通航水位和最低通航水位推求模型在漯河水文站的水位,与实测漯河水文站的水位进行对比,检验模型的适用性。利用所建立的平面二维水沙数学模型,对设计方案下航道内京广铁路桥桥墩附近流场、航道内水面线比降、航道内水流流速进行数值模拟计算,分析模拟河段的通航水流条件。计算分析表明,设计最高通航水位和设计最低通航水位情况下,京广铁路桥桥墩附近流场流速、航道内水面比降和横纵向流速均减小,设计主航道的水流条件符合IV级通航标准。     

黄河内蒙古段涉河桥梁孔跨布置的关键技术探讨

黄河内蒙古河段是黄河上游防洪防凌重点河段,目前这一河段规划建设的桥梁较多,为避免桥梁建设对黄河防洪防凌的不利影响,需要对大桥设计的重点指标——孔跨宽度进行多方面论证。结合黄河内蒙古乌海段河道范围内拟建大桥案例,分析提出内蒙古段大桥孔跨设计时,除满足技术审查标准中规定的最低孔跨要求外,还应重点从对防洪防凌、河势变化的影响及通航要求方面论证适宜的孔跨宽度。经论证,乌海黄河大桥从防洪防凌及河势变化要求的最小孔跨宽度不宜小于200 m;根据数学模型计算,在可通航水域范围内,桥轴线及其附近的水流最大流速为3.61 m/s,最大夹角35.6°,最大横流流速1.48 m/s,水流条件较差,应一跨跨越通航水域。综合各技术分析结果,乌海黄河大桥主槽内孔跨宽度不宜小于280 m,以保证该河段防洪防凌、河势变化及通航安全。     

平原河网地区泵闸合建枢纽布置形式

由于泵闸合建后易导致枢纽上下游水流流态复杂化,因此需要合理选择具体布置形式以减轻不利影响。以上海地区拟建的赵家沟东泵闸工程为例,采用平面二维水动力数学模型对工程附近的水流流态进行模拟计算,从水动力条件角度对平原河网地区泵闸合建枢纽的不同平面布置形式进行比选分析。结果表明:从枢纽上下游总体流态看,泵闸对称布置形式的水动力条件优于不对称布置形式;从节制闸排涝时闸下流速分布看,对称布置形式中的"闸+泵+闸"形式比"泵+闸+泵"形式对减轻闸下冲刷更为有利;从节制闸引水时内河侧通航水流条件看,"闸+泵+闸"形式比"泵+闸+泵"形式对内河通航横流的影响明显减小,当采用相同内河侧通航横流限制条件时,"闸+泵+闸"形式比"泵+闸+泵"形式允许的过闸流量明显增大。     

猴子岩水电站深孔泄洪洞水力学试验及数值模拟

深孔泄洪洞是猴子岩水电站4套泄洪设施之一,其落差超过100m,洞内泄流流速最大可达22.5m/s,有高水头大流速这一特点。本文采用双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,对猴子岩深孔泄洪洞有压洞弯段及无压洞段的多种水力学要素进行三维数值模拟。数值模拟结果与1:25单体模型试验数据对比表明,采用该紊流模型与数值计算方法,能够很好地模拟这种高水头、大流量且带有自由表面的掺气水流的水力特性。计算模拟出的多种水力特性,从变化趋势到数值精度可满足水工设计的要求。     

猴子岩水电站深孔泄洪洞水力学试验及数值模拟

深孔泄洪洞是猴子岩水电站4套泄洪设施之一,其落差超过100m,洞内泄流流速最大可达22.5m/s,有高水头大流速这一特点.本文采用双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,对猴子岩深孔泄洪洞有压洞弯段及无压洞段的多种水力学要素进行三维数值模拟.数值模拟结果与1:25单体模型试验数据对比表明,采用该紊流模型与数值计算方法,能够很好地模拟这种高水头、大流量且带有自由表面的掺气水流的水力特性.计算模拟出的多种水力特性,从变化趋势到数值精度可满足水工设计的要求.     

不对称水流的数值模拟与试验研究

在现有研究成果的基础上，对闸站平面不对称布置枢纽上下游水流流场的数值模拟方法进行了探讨。采用水深平均的二维水流方程可以较好地复演枢纽上游断面突缩和下游断面突扩的流速场。能贴合工程实际需要，并通过对概化模型的数值计算和物模验证，运用正交实验理论，通过量纲分析，得到处理闸站结合处导流墙的经验公式。     

多机组泵站双侧向前池水流流动数值模拟研究

根据多机组泵站双侧向前池工程布置,应用CFD数值模拟技术,分析该泵站双侧向前池水流流动特性。结果表明,双侧向前池中表层水流进水池区域水流回流严重;表层水流流速大小分布朝闸门方向逐渐递减,两侧进水池区域流速分布处于低速区;1 m水深水流流至进水池时流动方向不连续,进水池区域里存在三维空间回流;0~1.5 m/s流速分布等级区域范围较表层水流略有减小;按水流流动方向依次排列的进水池进口断面较大流速分布范围越来越大,流动均匀性越来越好;三维水流遇闸门或90°转弯存在翻滚至底层的现象,进水池区域流态非常紊乱;两侧进水池水泵进水管均采用弯管管道,因侧向进水、弯管进水管道及回流流动的影响,一定程度上降低了水泵额定工作效率。研究结果对多机组泵站双侧向前池设计具有一定的借鉴意义。     

水下混凝土在水闸加固中的应用

1工程概况梁垛河南闸是东台市4座挡潮排涝闸之一,设计最大日平均流量为256m3/s,最大瞬时流量570m3/s;闸总宽47.4m,全长156.3m,共分为5孔,每孔净宽8m,中孔为通航孔,通航孔净高9.95m,泄水孔净高5m;闸身中间3孔闸底板为钢筋混凝土反拱底板,两边孔为钢筋混凝土平底板,底板长17m,高程-2.0m。闸址地基为比较密实的深灰色粉砂及极细砂层,     

基于通航条件的水田角卡口河道整治研究

长江自古以来是我国的黄金水道,葛洲坝至三峡电站间的峡谷河段是黄金水道的瓶颈段,水田角河段更是关键卡口。对改善水田角段通航条件提出了填槽、炸礁等整治方案,进行了数值计算,从结果看,方案对表面横向流速、最大流速、最大局部比降均有一定的改善效果,在一定程度上改善通航水流条件;炸礁和填槽的综合方案改善效果最佳,在通航流45 000 m~3/s时的通航水流条件也能基本满足万吨船队的通航要求,该方案相对较优。     

弯道导流河水流流动特性分析

采用数值模拟方法对某地涵工程弯道导流河水流流动进行数值仿真计算,主要包括水流流态、流速分布、冲淤计算分析等。不同工况下,导流河流态较为平顺,仅在进出口圆弧过渡段局部出现较大回流区且靠近内侧,不影响过船安全;不同工况下,导流河最大流速不超过0. 6 m/s,满足抗冲要求,不影响河床、河道边坡稳定。分析成果对类似工程设计具有一定的参考价值。