三峡-葛洲坝两坝间现行船队通航流量适应能力研究

三峡—葛洲坝两坝间河道通航难点段诸多,河道蜿蜒曲折,沟壑浅滩水流紊乱,并存在泡漩等不利的险恶流态,给船舶(队)的航行安全带来隐患。介绍了5套运行较多、具有代表性的船舶(队),在两坝间来流量45 000～35 000 m3/s时进行的通航船模试验成果。在来流量40 000 m3/s以下,各船队可通过两坝间各困难航段,其航行指标基本满足船队安全航行的要求,500 t以下的各小型船队应限定在来流量35 000 m3/s以下航行,较为安全;两坝间河道的6个困难航段中,上行较难的为喜滩和狮子垴段,居中为莲沱段、其次为石牌、偏垴和南津关段。该研究成果对今后两坝间行船有一定的实用价值和指导意义。     

三维过坝水流数值模拟

三维过坝水流是一种具有自由表面的临界流动，即使在势流假设下，因其非线性强，数值求解时也会遇到较大困难，目前尚未见到有效势流解法。本文提出一种正交调和变换法，可方便地采用笔者曾提出的自由表面位移理论，同步解出待定的自由表面位置和未知能头（或流量）。算例表明，该三维过坝水流的计算方法是成功的，计算结果与试验值吻合较好。     

三峡大坝至葛洲坝两坝间河段通航水流条件

采用水流数学模型对三峡大坝至葛洲坝两坝间河段的通航水流条件进行研究,结果表明,枯水期日调节条件下两坝间河段的水面比降和流速变化均不影响本河段万吨级船队的航行条件。洪水期间大流量条件下两坝间航道水流条件十分复杂,在葛洲坝坝前水位为66.00 m、流量大于30 000 m3/s时,两坝间的水流条件不能满足现状条件下万吨级船队的通航;随着流量的增加,通航卡口段也随之增加,主要位于水田角、喜滩上下、石牌、偏脑等局部河段。研究成果可为两坝间航线选择与航道治理提供参考。     

三峡电站调峰对两坝间通航的影响及改善措施

根据三峡工程设计各阶段实体模型、一维和二维数学模型以及自航船模研究成果，阐明了枯水期电站调峰运行时三峡和葛洲坝两枢纽区间的往复流和重力长波运动对通航条件的影响。并提出了在不增大坝前水位变幅的条件下，提高葛洲坝水库调蓄能力；在不减小电站负荷调峰变幅的条件下，提高航运基荷；优化反调节水库下泄流量过程线等改善通航条件的措施，在葛洲坝反调节运行条件下，三峡电站扩机增容后按对航运较为不利的11月份调峰方案运行，不会对两坝间通航构成实质性的不利影响。     

提高三峡-葛洲坝两坝间通航能力试验研究

三峡-葛洲坝两坝间河段是川江船舶航行最困难的航段之一.葛洲坝建成后,当川江流量小于2万 m 3/s,航行条件较好;当川江流量大于2万m 3/s,两坝间洪水急流滩相继出现,航行条件逐渐变差.各主要滩段均不能满足万吨级船队的通航要求.因此,提高两坝间河段通航流量,延长通航期具有重要意义.采用增加推轮推力,改善推轮操纵性能和减驳减载等改进措施,可将两坝间河段的通航流量级由上水的2万m 3/s提高到4.5万m 3/s.     

三峡电站调峰对两坝间通航的影响和改善措施

根据三峡工程设计各阶段实体模型、一维和二维数学模型以及自航船模研究成果，阐明了枯水期电站调峰运行时三峡和葛洲坝两枢纽区间的往复流和重力长波运动对通航条件的影响，并提出了在不增大坝前水位变幅的条件下，提高葛洲坝水库调蓄能力；在不减小电站负荷调峰变幅的条件下，提高航运基荷；优化反调节水库下泄流量过程线等改善通航条件的措施。在葛洲坝反调节运行条件下，三峡电站扩机增容后按对航运较为不利的１１ 月份调峰方案运行，不会对两坝间通航构成实质性的不利影响。     

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。     

反调节枢纽对河道通航水流条件的影响分析

利用一维非恒定流数学模型,计算了建反调节枢纽前后、不同电站运行工况下沅水清水塘枢纽至大洑潭枢纽间河段的水力要素,并对各工况下航道流速、比降、水位变幅等通航水力指标进行了分析与比较.在此基础上,探讨了建反调节枢纽前后两坝间非恒定的水流运动及其控制影响因素.结果表明,建反调节枢纽可明显改善通航水流条件;但如果反调节枢纽为低水头枢纽.一些情况下仅通过调整反调节枢纽坝前水位,上游枢纽近坝段每小时水位变幅仍不能满足航运的要求,必须同时调节上游电站的出流过程以改善枢纽问航道内的通航条件.     

梯形透水潜坝三维水流特性的数值模拟

基于OpenFOAM开源程序包,对4种透空率(0.1、0.2、0.3和0.4)潜坝的三维流场进行数值模拟,研究了透空率和流量对透水潜坝周围三维水流特性的影响规律。结果表明:相同流量条件下,随着透空率增大,坝后回流减弱,上升流高度降低,缓流区范围减小,涡量减小,坝体腔内及坝后透水圆孔附近紊动能增大;相同透空率条件下,随着流量增大,坝后缓流区范围增大,回流逐渐减弱,掺混紊动作用加剧,涡量及紊动能的大小和影响范围也逐渐增大。     

三峡坝址至葛洲坝区间通航水力学研究

本文通过原型观测、模型试验及大中型船队实船试验等,搜集了大量的资料,对三峡坝址至葛洲坝区间的通航水力学问题进行了系统的分析和研究。并得出了两坝区间通航水流条件的系列研究成果。     

葛洲坝坝下江段水温变化影响因素分析

研究葛洲坝下游江段水温变化的影响因素及其贡献将有助于水生态水温变化本质的认识,对中华鲟产卵场保护亦具有重要意义。结合一维水流水温数学模型、热量收支平衡分析等手段对上述问题进行了初步探讨。初步研究结果表明:葛洲坝坝下江段水温主要受三峡水库水气界面热交换影响,寸滩来流、三峡大坝泄流以及葛洲坝电站运行等因素影响相对较小。从全年看,三峡工程运行前后库区水温变化均由净辐射和蒸发热起主导作用,但三峡工程运行后热传导热量比重有较大增加。三峡工程运行前后,11月份水温均由水气界面热传导起主导作用,但随着三峡水库蓄水位抬高,辐射量和蒸发热量所占比重显著增加,而热传导、寸滩来流和三峡大坝泄流热量所占比重逐渐减小。三峡水库的不同运行过程将影响各热量来源对库区水温变化贡献大小,进而影响葛洲坝坝下江段水温。     

葛洲坝电厂调度对中华鲟产卵场水流条件的影响

建立中华鲟产卵场三维水流数学模型,模拟葛洲坝电厂不同调度情况下产卵场水流条件;分析了葛洲坝下游近坝段适宜中华鲟产卵的水深、近底层流速和两者叠加的区域范围;研究了葛洲坝电厂调度对中华鲟产卵场水流条件影响,并初步提出了中华鲟产卵场水流条件改善措施。研究结果表明:葛洲坝下泄流量在15 000～6 000 m3/s范围变化时,适宜中华鲟产卵的水流区域范围随下泄流量减小相应减小;在下泄流量为6 000 m3/s情况下,若下泄流量全由大江电厂泄流时有利于增大大江尾水区适宜产卵的水流区域范围。     

三峡大坝14号坝段坝体应力应变分析及预测

为了解三峡左岸大坝应力应变的工作性态及变化趋势,选择大坝的14号关键坝段对坝体的应力应变进行分析.分析表明,坝体应力应变在设计的混凝土标号的抗压、抗拉强度范围内,其分布及变化符合重力坝一般规律,工作性态正常;预测数学模型的定量分解结果认为,影响坝体垂直向应变的主要因素是坝体自重,其次是水位,时效及温度对坝体影响较小.水库蓄水抬高到155.5m,175 m时,预测坝体应力应变均在设计的混凝土标号的抗压、抗拉强度范围内,工作性态正常.     

消弧及过电压保护在三峡电源电站和三峡坝区35 kV系统中的应用

三峡坝区35 kV施工电网是三峡工程的主要施工电源,同时为三峡电站提供重要的厂用电.文中介绍了三峡电源电站及三峡坝区35 kV系统消弧及过电压保护装置的原理,分析了该装置在35 kV系统中的配置情况、装置动作后的处理过程、实际应用效果以及仍存在的问题.     

葛洲坝-三峡水库不同蓄水阶段对中下游水沙影响

以葛洲坝-三峡梯级水库为研究对象,根据水库的不同运行阶段划分研究时段,基于寸滩、宜昌、汉口、大通站1954~2008年的日流量和日含沙量资料,计算分析了梯级水库运行对长江中下游输沙量及水沙关系的影响。结果表明:4个水文站的年输沙量、含沙量总体呈下降趋势,梯级水库运行对中下游输沙量及水沙关系的影响与水库库容和距离水库远近有关;水库拦截造成的泥沙减少与年径流量变化无关,与径流量的季节分配变化有关,径流量季节分配的变化和梯级水库的蓄水拦沙都使大通站月输沙量的年内分配更加均匀。     

葛洲坝及三峡工程对上游槽蓄曲线影响探讨

影响水面线及槽蓄曲线的因素可概括为河段自然地理状况及水流情势.随着水利水电工程的开发建设,人类活动影响日益凸现.以三峡工程坝址以上河段为例,根据三峡库区大量实测地形和水文资料,遵循水力学分析原理和方法,建立数学、物理模型,研究三峡坝址以上河段在天然、葛洲坝单独蓄水运行、三峡工程二期导流3个不同时期的水面线和槽蓄曲线,探讨了两项水利工程建设对上游槽蓄曲线的影响.分析表明,受工程影响,同蓄量水位抬高,同水位蓄量减小.三峡坝址至双江河段蓄量同为40亿m\+3,天然时期坝址水位为63.05 m,葛洲坝蓄水后坝址水位抬高6.38 m,三峡工程二期导流时期坝址水位抬高达8.71 m.     

三峡工程导流明渠施工通航船队航行阻力计算分析

本文应用船舶阻力经验公式,对三峡工程明渠施工通航船队,进行了航行阻力计算分析,并建立了水流阻力与航速;水面坡降与相应航速降以及最大允许流速与相匹配的水面坡降等3种关系曲线。通过水力学和船模试验验证,以及对明渠典型航段的航行阻力组成和相应航速降的分析,表明计算成果与试验成果基本一致。证明本文成果可在明渠通航试验方案优化改善通航条件时参考应用,并可推广到其它内河船队的阻力估算和分析。