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。     

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。     

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.     

大藤峡水利枢纽船闸水力学关键技术研究与实践

大藤峡船闸是目前国内外水头最高的大型单级船闸,其闸室输水功率、阀门水力条件、闸门结构尺寸等多项指标均居世界之最,代表了当今世界船闸建设的最高水平。围绕大藤峡大型船闸安全高效输水、高水头输水阀门空化振动、巨型人字门安全运行等水力学关键技术难题,历经10多年研究和实践,在大型船闸输水系统布置、高水头阀门防空化技术、巨型人字门设计、现场调试技术等方面取得了大量创新成果,成功解决了40 m单级船闸设计、建设和运行难题,在基础理论和核心技术上实现新的突破。总结梳理了大藤峡船闸水力学关键技术研究成果,以期为类似高水头船闸设计研究提供参考。     

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     

三峡船闸关键水力学问题研究

三峡船闸工程规模、设计水头、水位变幅和水力指标都达到或超过了国内外已建船闸的最高水平,对船闸输水系统和输水阀门工作带来了极大的挑战.从三峡工程可行性论证阶段起至船闸完建,进行的水力学专题研究,解决了一系列关键技术问题,为船闸设计和施工提供了科学依据.     

银盘船闸输水系统布置型式研究

银盘船闸水头高使得输水阀门及分流口区极易出现水流空化。虽然阀门段和分流口区空化问题在三峡多级船闸中进行过大量的研究,但是因单级船闸泄水时下游水位相对恒定,阀门工作条件极为恶劣;又因银盘船闸下游通航水位变幅大,不能采用阀门浅埋深加自然通气的方法解决空化问题;另受地质等因素限制,阀门埋深又不能太大,使解决阀门段空化问题难度进一步加大。为保证船闸建成后自身及通行船舶的安全,进行了1∶20模型试验,试验发现设计方案阀门段已出现真空负压,分流口压力脉动大。通过对输水阀门运行方式及输水系统布置等进行优化,使阀门段最低时均压力上升至2×9.8 kPa,基本解决了阀门段空化等关键技术问题,为设计提供了科学依据。     

船闸输水廊道阀门段水力学问题的分析研究

本文主要针对阀门后影响压力的因素作了综合分析,并研究了泄水阀门后的通气问题,以及通气对启门力和脉动压力的影响。     

乐滩水电站船闸闸室流态问题的研究与对策

针对乐滩水电站船闸原型首次有水调试中出现的闸室灌水时底板输水廊道出水分布不均匀,前半闸室区段出流量大于后半闸室,且靠近中间分流口处出水孔出流较大,并掺有大量气泡的现象,通过原因分析和采取相应工程改造措施后,经过原型补充调试,使问题得到有效解决.     

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。     

三峡船闸六闸首输水阀门运行方式优化

针对三峡船闸五闸室泄水运行中存在的问题,通过数模计算分析和原型调试研究,在维持现有运行方式大体不变的条件下,采用实时监测到的箱涵出口与下游引航道水位差,确定与之相适应的动水关阀小开度控制阀门运行的方法,较好地解决了六闸首阀门枯水期不能正常关至小开度从而造成闸室超泄偏大和汛期枢纽下泄流量较大时人字门不能按程序正常开启的问题,给出了适应于不同下泄流量下的六闸首阀门动水关闭参数,可保证在通航流量范围内,五闸室泄水时均无须动用辅阀,提高了通航效率。     

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。     

江边水电站首部枢纽引水防沙设计研究

江边水电站的泥沙问题突出.通过水工模型试验对该枢纽的相关泥沙问题展开了研究.试验结果表明:在原枢纽布置方案的基础上增设扰沙坎,可以有效地降低沙面高程,保证进水口“门前清”;汛期限制水位运行,当流量或淤积达到一定程度时停机拉沙,可以保证水库淤积平衡后调节库容最大;电站可不设置沉沙池.库尾张家沟泥石流的主要影响是增大干流局...     

塔尔郎渠首水工模型试验研究

渠首各建筑物位置设计时,要综合考虑泄洪、排沙、引水三者之间的制约关系。在满足引水条件下,尽量避免泥沙进入引水渠道;防止闸前、后出现冲淤现象。解决好上述问题的关键,是合理确定各建筑物的高程及相互之间的平面位置。为了验证塔尔郎渠首工程各建筑物的相对位置是否满足设计要求,进行了模型试验。成果表明:渠首引水闸底板高程偏低,闸室进沙量较大;渠首泄洪排沙闸在校核流量下,闸墩及闸门顶高程偏低;泄洪槽末端出口处的冲坑深度大于设计值。因此,对引水闸进口底板及平面结构进行了调整。经两次优化后,渠首工程引水防沙满足设计要求。为了减少泄洪排沙闸及泄洪槽的淤积,提升引水质量,提出了各种工况下的闸前壅水运行调度方案。     

大型水利水电工程施工水力控制及灾害预测关键技术

针对我国西部山区大型梯级水利水电工程施工面临复杂环境下的导截流标准及风险控制、陡坡隧洞导流安全水力控制、深厚覆盖层河床安全经济截流水力控制、导截流过程灾害预测控制等新问题,经过长达28 a的系统研究,解决了大型梯级水利水电工程施工导截流水力控制和灾害减免的相关技术难题。包括:①构建了多梯级同建条件下施工导流系统风险评估模型和基于水文实时监测预报的截流标准决策模型,提出了满足安全性、经济性要求的标准优选方法,修订了施工导流设计规范;②揭示了陡坡隧洞易发生明满交替流等不良水力特性的成因及机制,提出了进口隔流浮堤消涡、锐缘进口减免明满交替流、出口压坡增压等复合式水力控制技术,保障了隧洞运行安全,提出的钢筋笼柔性毯和过水围堰分级整流防护新技术,解决了大流量、深厚覆盖层条件下度汛安全难题;③提出了考虑水深、流速分布、河床糙度、绕流系数影响的天然截流块体稳定实用计算公式以及六面体钢筋石笼人工截流块体稳定计算公式,计算精度更接近实际;④发明了内附透水反滤土工膜的四面体钢筋笼和圆柱线体新型截流材料;⑤提出了“水下宽戗堤” 新技术,减轻了截流难度;⑥首次提出了高陡岸坡滑坡涌浪过程中第二次涌浪为首浪的论点,建立了首浪高度实用计算公式、涌浪产生与传播预测模型;⑦提出了土石围堰溃决过程与洪水演进高分辨率模拟技术。这些关键技术对于推动相关学科发展、加快水利水电行业科技进步起到了巨大作用。     

手风钻水平光面爆破在三峡永久船闸建基面保护层开挖中的应用

三峡永久船闸水平建基面保护层开挖面积大，强度高，工期紧。为使保护层开挖顺利进行，确保基岩面质量满足设计及现行施工技术规范要求，结合船闸工程地质条件，作了一系列保护层开挖爆破对比试验，选取了适合永久船闸开挖特点的手风钻水平光面爆破开挖方法，保证了质量和进度，取得了预期的效果。     

调水工程输水渠道堰闸流量计算方法探讨

调水工程输水渠道堰闸流量计算方法的准确性是运行调度数字化、信息化的关键水力条件。传统的堰闸流量计算方法是先进行孔流、堰流判别,再根据相应的经验公式进行计算,其孔、堰流判断条件为闸门的相对开度e/H。经试验研究及理论分析论证认为:传统计算公式中以e/H=0.65作为宽顶堰孔流与堰流的判断条件,仅适用于自由出流状态。调水工程输水渠道堰闸工程正常运行条件一般为大淹没孔流,传统方法计算流量误差较大。通过系列模型试验数据的拟合,提出了特定条件下调水工程堰闸流量计算方法。