船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究

利用物理模型结合数学模型,研究船闸泄水进入中间渠道后,中间渠道内的水流条件与渠道尺度的关系。根据波动特性,对渠道内水体波动进行了定义。试验发现,船闸泄水正波在前进中波前逐渐变陡,到一定程度,波前水体形状将不再稳定,并形成短周期波。当中间渠道长度约等于泄水波长度一半时,船闸中间渠道振荡波最大。为改善水流条件,应调整输水时间、渠道水深等,以改变泄水波形状,或者直接改变渠道长度。     

中间渠道内非恒定流数值模拟

利用平面二维非恒定流数值模型，来研究中间渠道内非恒定流问题，该模型基于任意三角形计算网络，采用隐式求解自由表面的剖开算子法，离散求解控制方程，有效地处理了非线性混合算子和计算自由表面的困难，避免人工滤波措施，提高了计算精度和计算稳定性，并在三峡通航工程方寒比较中得到应用。计算结果表明，该模型能较好地反映中间渠道内水充特征，与分析模拟船闸不同运动方式下渠道内水流波动特性，达到优化运行方案，改善渠道内     

低水头船闸充泄水时间水力研究

针对低水头船闸非恒定充泄水过程,结合物理模型试验着重探讨输水阀门开启时间对闸室充泄水过程水力学影响,并追踪输水系统进出口水流流速随阀门开度变化规律。为低水头船闸运行提供最合理阀门开启时间,节省闸室充泄水时间,提高船闸通航效率。     

葛洲坝船闸水力学问题综合分析

对葛洲坝3座船闸在接近设计水头27 m条件下运行中出现的水力学现象和原、模型观测资料进行综合分析.内容包括:船闸充泄水时上、下游引航道中的流速、流态、涌浪传播,闸室充、泄水水力特性,阀门段水流空化及声振现象,阀门启闭力及阀门振动特性等.对船闸运行和检修中发现的问题及处理改善措施亦作了介绍.葛洲坝3座船闸运行20 a来的经验证明船闸按静水通航动水冲沙的原则指导设计是正确的.船闸输水系统布置型式是成功的.     

葛洲坝船闸水力学问题综合分析

对葛洲坝3座船闸在接近设计水头27m条件下运行中出现的水力学现象和原、模型观测资料进行综合分析。内容包括；船闸充泄水时上、下游引航道中的流速、流态、涌浪传播、间室充、泄水水力特性，阀门段水流空化及声振现象，阀门启闭力及阀门振动特性等。对船闸运行和检验中发现的问题及处理改善措施亦作了介绍，葛洲坝3座船闸运行了20a来的经验证明船闸按静水通航动水冲沙的原则指导设计是正确的，船闸输水系统布置型式是成功的。     

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.     

中间渠道内非恒定流数值模拟

利用平面二维非恒定流数值模型，来研究中间渠道内非恒定流问题，该模型基于任意三角形计算网络，采用隐式求解自由表面的剖开算子法，离散求解控制方程，有效地处理了非线性混合算子和计算自由表面的困难，避免人工滤波措施，提高了计算精度和计算稳定性，并在三峡通航工程方案比较中得到应用。计算结果表明，该模型能较好地反映中间渠道内水流特征，与分析模拟船闸不同运行方式下渠道内水流波动特性，达到优化运行方案，改善渠道内航行条件的目的。     

万安水利枢纽船闸闸室水力学原型研究

介绍万安船闸在26m水头下闸室水力学观测成果,对闸室充泄水水力特性和闸室停泊条件进行了分析和安全评价。描述了充泄水惯性超高和超降情况,分析了充泄水时闸室停泊船只断缆事故原因,并对改善过闸停泊安全性提出了建议性措施。     

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。     

三峡永久船闸建筑物变形特性分析

通过对三峡永久船闸建筑物及其基础的变形监测和遥测数据分析，揭示了其变形特性，即闸首和闸室墙变形主要受开挖形成的边坡岩体时间效应和岩体年周期变化的影响。船闸运行过程中闸室充、泄水的影响不大。闸首和闸室墙年变化幅度为3．59mm～4．23mm，全衬砌式结构的闸墙变形明显小于半衬砌式混合式结构的闸墙。在抽水方式有水调试时，闸墙受充、泄水的影响变化幅度小于1mm；在运行初期，闸墙受充、泄水的影响变化幅度小于0．5mm；闸墙在充、泄水后最大不可逆变形小于0．06mm。各项变形实测数据均小于设计容许值，说明船闸建筑物及其基础的运行态势良好。     

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。     

大藤峡水利枢纽单级船闸输水系统初步分析

大藤峡水利枢纽通航建筑物拟采用单级船闸方案,其设计水头及闸室规模均处于世界单级船闸前列,输水系统水力学问题尤为突出,成为制约其单级船闸方案是否可行的关键因素.通过引入的相关输水能量指标参数,将大藤峡船闸单级方案与国内外典型高水头船闸进行了水力学综合比较,并对其引航道水流条件进行了初步分析.结果表明:国内外现有的船闸输水系统布置及取、泄水方案能够解决大藤峡船闸的相关水力学技术难题,采用单级布置方案是可行的,但需开展详尽深入的专题研究.     

双线船闸引航道水力特性数值模拟

长沙综合枢纽双线船闸共用引航道,船闸引用流量大,在灌、泄水时引航道内形成非恒定流,水流十分复杂.为确保引航道内船舶航行和停泊安全,采用三维数学模型对船闸最不利运行工况下引航道内复杂非恒定流进行了深入研究,分析了复杂水流形成机理、发展和传播过程,获得了不利工况下的波高、波速、比降和系缆力等水力要素,提出并研究了双线船闸错峰运行和增加船闸旁侧泄水等改善措施,有效改善了引航道内水流条件.研究成果已应用于依托工程中,船闸试运行表明研究提出的改善措施十分有效,该成果可供类似工程参考借鉴.     

分汊河段船闸扩建对已有建筑物运行影响及改善技术研究

航运的发展促使内河航运枢纽中的船闸扩建工程日益增多,在已建枢纽基础上进行船闸扩建势必会改变现有工程河段的边界条件和水动力特征,从而对已有建筑物运行产生影响。结合富春江船闸扩建工程,采用整体物理模型试验,研究了分汊河段扩建船闸对已有建筑物的影响及相关改善技术。结果表明:富春江船闸位于峡谷分汊河段,扩建船闸及导航墙的兴建,导致汊道分流比发生明显改变,左汊主河道分流量增加、水位壅高,对发电、行洪产生不利影响;为减小扩建船闸的影响,需在右汊船闸隔流墙与江心洲之间开挖一条行洪渠道,以尽量维持河道原有分流比,但行洪渠道紧邻下游口门区,受渠道内集中水流影响,口门区通航水流条件不满足要求,船闸通航条件与发电、行洪相互制约;提出了在汊道进口设置节制闸控制分流的创新技术,通过节制闸调节两汊分流比,能够解决船闸通航与枢纽建筑物运行之间的相互影响问题。     

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。     

三峡永久通航船闸布置方案选择

三峡永久通航船闸设计总水头113米,是目前世界上设计总水头最高的大型船闸。多年来对船闸的水级划分和线路位置进行了多方案研究,经着重对连续式5级船闸和分散式带中间渠道的3级船闸两种布置方案进行专题论证,决定选用连续5级船闸方案.与分散3级船闸相比,该方案的主要优点是,船闸的布置紧凑,运行管理简单,线路长度短,线路位置与枢纽施工场地总布置的矛盾小,工程的施工强度低,枢纽的发电工期少1年,船闸的工程量和造价明显节省,船闸的主要工程技术问题通过较深入的研究已有较落实的解决措施。     

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。     

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。     

三峡船闸下游引航道通航条件研究

三峡船闸末级闸室泄水和大坝泄洪引起下游引航道水位波动,水流往复运移。这种非恒定流影响船舶在引航道安全航行和停泊。通过物理模型试验介绍了船闸下游引航道非恒定水流特性和通航水流条件,并提出了改善通航水流条件的有效措施。