分汊河段船闸引航道整治试验研究

大洑潭枢纽位于沅水上游,处在山区限制性河道,其通航水流条件十分复杂,不利于通航。针对上、下游引航道口门区和连接段水流条件差、横流较大、洲尾通航困难及小流量下通航水深不足等问题,设计和修建大洑潭枢纽船闸整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸引航道口门区、连接段及洲尾处通航水流条件进行系统的试验研究。模型试验结果表明,船闸枢纽平面布置存在缺陷,上游船闸引航道口门区及连接段水流条件易受江心洲分汊口斜流影响,尤其左右两汊同时泄流下,船舶航行难度较大。整治方案采取加长导航墙和修建丁坝、顺坝及开挖航槽等措施进行试验研究,发现优化方案④下的通航、船模水流条件得到明显改善,确定了在该条件下的最大通航流量,并论证了在此方案下通航的安全性和工程可行性。     

贵港二线船闸下引航道物理模型试验研究

引航道及口门区通航水流条件一直是多线船闸并列布置中十分重视的问题,如布置和运行控制不当,容易导致相关安全问题。建立了1:100的贵港枢纽下游及船闸引航道物理模型,研究贵港二线船闸的布置方案及其对引航道和口门区水流条件的影响。结合贵港枢纽的特点,分析枢纽不同泄流条件下,二线船闸原布置方案中引航道、一线船闸停泊段及口门区的流速大小,得到影响船闸引航道水流条件的控制工况;在此基础上,提出了优化布置方案,对不同布置长度及透空方式下引航道的水流条件进行了对比分析。根据研究成果,推荐二线船闸下引航道内采用隔流墙,布置长度为135 m,底部不透空或透空高度小于0.50 m的方案。研究成果为贵港二线船闸的优化设计提供了参考。     

柳城水电站工程枢纽优化布置试验研究

柳城水电站工程原枢纽布置的水工模型试验结果表明,受上、下游河床高程及侧收缩的影响,水闸的泄流能力不足,同时,电站进口的流态较差,尾水出流直冲船闸下游引航道口门区,严重影响通航安全;试验中通过对枢纽附近河床的开挖、在船闸上游引航道左侧滩地修筑导流堤以及将电站与水闸之间的导流墙由实体墙改为空心透水墙.提高了泄流能力,改善了电站进口水流流态及船闸下游引航道的通航条件.     

大源渡航电枢纽二线船闸下游通航条件优化试验研究

为改善大源渡航电枢纽二线船闸下游通航水流条件,采用整体物理模型试验,研究了在有支流入汇的弯曲河段拟建二线船闸下游引航道口门区的通航水流条件及影响因素。基于设计方案的多次优化比选试验,提出一种在下游口门区外侧布置隔水墙的隔挡方案,该布置方案满足下游口门区船舶(队)安全航行及河段行洪能力的要求,较好地解决了该枢纽二线船闸下游通航问题,为类似工程提供科学依据和借鉴。     

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。     

龙船厂航电枢纽船闸布置优化研究

龙船厂航电枢纽工程坝址区域河道狭窄、弯曲,设计初拟方案的船闸下游引航道导航墙布置占据了河道部分过水断面,严重影响泄洪闸的泄流能力,且其下游引航道口门区流态和流速无法满足通航的要求。通过水力模型试验,优化了船闸上、下游引航道导航墙的布置和长度,明显增大了泄洪闸的泄流能力,改善了船闸上、下游引航道口门区的运行流态,满足了船闸通航的要求。     

大源渡枢纽上游引航道隔水墙布置形式研究

为满足航运和经济发展要求,大源渡枢纽拟在一线船闸的基础上扩建二线船闸,现有的一线船闸上游引航道口门区位于弯曲河段,水流条件比较复杂。为使扩建后的二线船闸上游引航道口门区水流条件能够满足规范要求,主要选取3种不同形式的隔水墙布置方案,在最大通航流量Q=17 500 m³/s(10 a一遇)下,研究不同的隔水墙布置方案时上游引航道口门区通航水流条件、枢纽河段行洪能力以及其改善措施。结果表明:隔水墙能够改善口门区水流条件;综合考虑通航和行洪的要求,上游引航道选取透空式隔水墙布置方案较为合适。其研究结果可为类似工程的设计研究提供参考。     

峡江水利枢纽引航道通航水流条件改善措施试验研究

峡江水利枢纽位于"S"形弯道内,引航道上、下游口门区通航水流条件非常复杂。通过物理模型试验研究了引航道口门区通航水流条件,并给出了优化布置方案。结果表明:通过调整引航道中心线位置、缩小引航道中心线与河道主流流向交角,并适当开挖局部高地,有效地改善了上游引航道通航水流条件;下游引航道通航水流条件则主要以外扩式底部透空导流墙整流措施来改善。     

三峡上游隔流堤引航道段浆砌石挡墙设计

为保证临时船闸满足通航要求、上游隔流堤跨临时船闸上游引航道段工程按计划完工,在临时船闸上游引航道高回填边坡,设计15 m高浆砌石挡墙,介绍了挡土墙结构选型,并计算校核施工期及运行期的安全稳定性.经实际施工检验浆砌石挡墙运行安全稳定,保证了混凝土直立墙按期完成任务,对保证临时船闸满足通航要求、上游隔流堤跨临时船闸上游引航道段工程按计划完工创造了条件.     

赣江石虎塘航电枢纽船闸引航道口门区通航水流条件试验研究

结合赣江石虎塘枢纽工程水工模型对其船闸引航道通航水流条件进行了细致研究,试验观测表明:由于赣江属于宽浅性平原河流,滩槽分布明显,水流条件顺畅,流态良好,上下游通航水流条件能够满足设计船舶的安全航行,但为了节省工程量和投资,对工程进行优化,将上下游引航道外引航墙进行适当缩短后,经水工模型试验研究发现:该优化工程措施值得在同类平原河道低闸坝枢纽船闸中借鉴。     

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。     

水口坝下水位治理工程通航船闸设计研究

水口坝下枢纽工程航运过坝采用一线通航船闸.工程建成后,要求新建船闸的通航能力与上游水口水电站双线通航建筑物的通航能力相匹配.根据坝址选定位置的河床地形条件及布置条件比选,船闸总体布置采用加长方案,船闸输水系统型式采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统,上下游引航道平面布置采用不对称型式.     

景洪水电站对下游近坝河段通航条件的影响

在模型比尺为1∶100的正态物理模型基础上,对考虑橄榄坝修建前后澜沧江景洪水电站8个日调节工况方案进行了模拟,通过在坝址下游约6.4 km河段内影响通航水流条件的关键河段布设测站,实测非恒定流水流特征参数,分析影响船舶安全航行和靠泊的重要非恒定流特征参数,研究景洪水电站各个日调节工况对坝址下游近坝河段通航水流条件的影响.研究结果表明,电站运行工况的流量最大日变幅以及小时变幅是影响下游水位变化特征参数的重要因素,所有工况下景洪水电站下游河段水位日最大变幅、小时最大变幅及20分钟最大变幅均呈沿程递减的趋势.     

三峡上游隔流堤深槽段施工技术

三峡通航建筑物上游隔流堤工程位于大坝上游引航道右侧,起到工程汛期低水位运行时将引航道与长江主流隔开,减少引航道淤积和改善通航水流条件的作用.其中跨临时船闸上游引航道段(简称深槽段)施工项目2002年8月15日开工,是三峡工程2003年蓄水、通航、发电3大目标实现的控制性项目之一.对工程所存在的影响工期的填筑、料场开挖、混凝土浇筑等施工技术问题提出了解决方案.     

乐滩水电站整体水工模型航道冲沙试验研究

布置有通航设施的水电站建坝后,通航建筑物的特殊布置位置及水力条件影响,引航道内发生泥沙淤积是较为普遍的现象,在枢纽布置设计及工程建设中是需要考虑及解决的问题之一。针对乐滩水电站船闸布置特点,通过水工物理模型试验进行研究,验证及分析了上下游引航道拉沙冲沙效果,经不同流量级及工况试验,对原方案反复试验验证和修改后,提出了较佳的排沙效果方案,并被工程设计采纳。     

向家坝水电站下游非恒定水沙特性研究

水电站日调节和泄洪引起的非恒定流改变了下游河道的天然水沙过程,将影响下游河道的防洪、航道、港口及船舶航行安全,需研究坝下非恒定流的传播规律、关注航道内比降与流速的变化以及航槽内的输沙特性,实现水电与航运协调发展.结合向家坝水电站下游滩段的物理模型试验与坝下一维数模计算的成果,开展了电站下泄非恒定流对下游水位、流量、比降、流速及输沙的影响研究.结果表明:日调节引起的坝下水位、流量变化沿程坦化,水位与流量变幅沿程减小;随着电站泄水波的行进,峰前瞬时比降和水流速度相应增大,退水时沿程水面比降与流速随谷减小,随后恢复原有的比降(流速)与流量关系;泄水波峰前最大比降随流量变率的增大而增加,与流量的变幅无关;非恒定流输沙率大于恒定流的输沙率.     

基于GIS的航道整治决策支持系统

开发了内河航道GIS,通过实测地形资料生成航道数字高程、水深、冲淤量等表面模型,借助GIS工具显示并分析航道信息,可以模拟设置丁坝、顺坝等航道整治工程,为水流泥沙数学模型提供计算边界并生成计算网格。能够利用数学模型计算整治工程对流场及航道演变的影响情况,可视化显示计算结果,以便于分析工程整治效果,优化航道整治工程设计方案,为航道管理部门提供决策信息支持。本系统已经在赣江航道整治工程管理、辅助设计等方面得到初步应用,提高工作效率4倍以上。     

A Multi-Objective Optimization Model for Coordinated Regulation of Flow and Sediment in Cascade Reservoirs

This paper presents a multi-objective optimization model for the coordinated regulation of flow and sediment in cascade reservoirs. The model was developed to address two contradicting issues: sediment trapping and flow regulation. The benefits of flood control, hydropower generation and navigation, and sedimentation in cascade reservoirs were considered as the target functions; then the corresponding submodels for reservoir operation and sediment computation were established. The model was implemented by reducing it to a single objective nonlinear model using the constraint method. Non-inferior solutions were obtained by solving the model with catfish effect particle swarm optimization algorithm. The model was applied to the cascade system of Xiluodu and Xiangjiaba reservoirs in the lower Jinsha River in the flood recession period. Under the safety of flood control and navigation, a non-inferior set for impounding time, power generation, and siltation-loss rate of capacity was obtained and optimal solutions with different weights were derived. The results demonstrate that the model is a useful tool in coordinated operations of cascade reservoirs.