三峡船闸四级运行方式优化研究

针对三峡船闸在四级运行方式下,二闸室充水过程中一闸室待闸条件不佳和充水时间超过设计允许值的问题,采用在二闸室充水前关闭一闸首人字门+快速开启阀门的运行方式,并在原型上进行了调试优化.水力学观测、实船试验及分析表明,这一运行方式从根本上改善了一闸室的待闸条件,显著提高了船舶待闸的安全性,并使一、二闸室充水时间缩短到与后续闸室一致,满足了不大于12 min的设计要求,彻底改变了四级运行方式下二闸室充水过程成为延长船舶过闸时间关键的现状,可使日通过闸次由一闸室不待闸的13～14.5次提高到18.7～22.1次.     

三峡船闸有水调试及运行初期变形分析

通过对三峡船闸建筑物变形观测数据和有水调试及运行初期垂线遥测数据的分析,认为闸首和闸室墙变形主要受开挖形成的边坡岩体的时间效应和岩体的年周期变化影响,船闸运行过程中闸室充、泄水的影响不大.闸室北边墙和南边墙向闸室中心线方向最大水平位移3.32 mm和3.56 mm;高温和低温季节最大变幅分别为2.16 mm和1.62 mm.闸首北边墙和南边墙向闸室中心线方向最大水平位移3.59 mm和1.48 mm;高温和低温季节最大变幅分别为1.21 mm和0.64 mm.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在1 mm以内,在运行初期,闸墙受充、泄水的影响变化幅度在0.5 mm以内,均比有水联合调试时相应的指标要小.说明三峡船闸在有水调试及运行初期建筑物变形情况良好.     

三峡永久船闸抽水调试期水力学原型观测

介绍了三峡永久船闸抽水调试阶段水力学监测的部分成果,并与模型值进行了比较.资料分析结果表明:闸室输水系统输水效率高,输水时间原型较模型缩短17.6%,最大流量较模型增大32%,流量系数较模型增大34.6%.控制超灌(泄)操作方式可行;阀门、人字门启闭力均小于设计值;阀门接近全开至全开后,输水廊道第一分流口有空化现象.     

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。     

长江科学院水力学研究所全面完成葛洲坝船闸原型观测工作

正2020年7月21—25日,长江科学院水力学研究所完成了葛洲坝2#船闸导航墙及闸室停泊条件的原型观测工作。本次工作是项目组继2018年3月首次进行了1#船闸的水力学原型观测工作,2019年1月和3月先后完成了3#船闸以及2#船闸的水力学原型观测工作,2020年1月完成了葛洲坝1#和3#船闸导航墙及闸室停泊条件的原型观测后,第7次赴葛洲坝进行的现场观测工作,并全面完成了合同要求的葛洲坝3个船闸的原型观测工作。2017年7月,受中国长江电力股份有限公司委托,长江科学院水力学研究所承担了葛洲坝船闸原型观测的     

小浪底2号孔板洞中闸室突扩突跌式掺气设施原型观测研究

结合小浪底2号孔板消能泄洪洞中闸室的原型试验,介绍了小浪底2号孔板洞中闸室突扩突跌掺气减蚀设施在100 m以上高水头下的水力特性,说明中闸室设计合理,运行安全。     

高速掺气水流的气泡级配

用针式掺气流速仪观测高速掺气水流中气泡的数量和直径。将小浪底工程泄洪洞中闸室原型与模型中相应测点的气泡资料对比后表明，原型中d＞2mm的气泡基本符合重力相似准则，可以在模型中模拟。     

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。     

三峡船闸系统联合调试期水力学原型观测

三峡船闸金属结构及机电设备无水、有水(抽水)系统联合调试条件下，各级输水系统的原型水力学监测工作于2002年6月至2003年5月间进行。安全监测的主要项目包括闸室输水特性、阀门区段输水特性、门楣通气、闸室空化特性、阀门段空化特性、阀门及人字门启闭特性、阀门与人字门门体动力特性，监测内容多达20项。抽水调试期中间级闸首工作水头分别达到了30m、40m、46m和设计工况的45．2m，初始淹没水深达到了26m的设计条件，并进行了双边输水和单边输水、现地控制和集中控制等操作运行条件的比较。本次监测成果系统性及完整性较好，不仅为各级闸阀启闭控制系统的调试提供了可参比数据，也为船闸的验收、鉴定、运行管理提供了科学依据，保证了三峡围堰期蓄水发电和五级船闸试通航目标的实现，对国内外开展高水头船闸的设计和运行亦有十分重要的参考价值。     

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。     

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。     

基于遗传算法的三峡-葛洲坝船闸闸室编排算法

三峡升船机的投入运行以及多线梯级联合调度环境的改变,给三峡升船机与船闸联合调度问题提出了新的挑战,其中闸室编排是求解三峡升船机与船闸联合调度问题的重要组成部分。在借鉴目前已有传统算法的基础上,提出了基于遗传算法的三峡-葛洲坝船闸闸室编排算法,并介绍了编码表示、选择策略、杂交算子和变异操作过程。选取三峡-葛洲坝船闸2015年4月船舶流数据进行测试,比较本文提出算法与实际人工处理产生的闸室编排以及待闸时间结果,验证了该算法的有效性和实用性。     

富春江大坝船闸变形异常成因解析

监测资料表明,富春江左3闸墙段的上下游方向变位经常产生突变.通过定性和定量分析,对左3闸墙上下游方向变位异常进行了解析,发现主要是由于下游水位的日变化,以及每段闸墙结构状况不同和测点所处位置差异引起的,其上下游方向变位属于正常情况.     

三维有限单元法在某分离式大型船闸闸室结构分析中的应用

结合ABAQUS大型有限元分析软件,以某分离式船闸的标准段闸室为基本计算结构,并拟定地基模拟范围,建立了闸室的三维有限元计算模型,分析了在不同工况下的应力分布规律和变形特点。并根据三维有限元内力计算原理及方法计算出闸室段各部位控制点的内力,为设计人员进行配筋设计提供了便利条件。     

小浪底水利枢纽孔板泄洪洞改建施工简述

介绍小浪底水利枢纽工程在大坝施工期间的 3条导流洞在完成导流任务后 ,通过以龙抬头的形式抬高进水口高程 ,回填封堵导流洞在进水塔基础范围内的部分 ,在龙抬头和中闸室之间设置孔板环以及缩小中闸室过流断面等施工方法 ,有效地解决了导流洞重复利用所遇到的高水头、高流速问题 .     

三峡工程双线五级船闸及其高边坡渗流监测成果分析

本文对双线五级船闸及其高边坡的渗流监测成果进行分析,通过分析认为高边坡地下水位主要受闸室开挖和降雨影响,目前地下水位基本稳定,高边坡地下水压力和闸室底板、闸墙背后渗压较小,均在设计允许范围内。     

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。     

板桥河闸扩建工程深基坑施工降排水研究

复杂地质条件下的水闸扩建工程,在原水闸拆除及深基坑降排水施工方案编制时,既应考虑老闸拆除对保留部分结构的影响,又要考虑深基坑开挖及施工降排水对老闸保留部分结构及周边环境的影响。本文采用减压降水井+减压降水导渗管组成减压降排水装置联合降排水方案,减压降水井和减压降水导渗管相连通,地下水流向减压降排水装置中,当地下水上升到控制水位时,减压降水井中的水泵自动抽水外排,使基坑底部动水力方向由向上减小为向下或持平,使深基坑基底无隆起、边坡稳定,降排水得到有效控制,老闸底部地下水位保持稳定,老闸室结构完好。     

船闸输水基本方程的应用

根据总流非恒定流的能量方程推导了船闸输水基本方程,对某船闸灌水过程进行了数值模拟。由于输水系统存在惯性,在灌水后期闸室水位出现反向水头即超高,当闸室水位从最大超高开始下降,水体从闸室流向引航道,此时,基本方程中水头损失项必须取与阀门处流速相同的符号。建议在相关规范修订时,将船闸输水基本方程改为文中推荐的公式,以便于应用。     

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。