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。     

赣江石虎塘航运枢纽船闸输水系统水力学模型试验

根据及大量资料的对比分析,确定了赣江石虎塘船闸输水系统型式.整体物理模型(模型比尺1:30)试验结果表明,石虎塘船闸所采用的具有局部分散输水系统特性的短廊道输水系统的整体布置是合理可行的,有效减小了闸室内的初始波浪力及局部水流作用力,针对不同的下游水位采用不同的阀门开启方式,使输水时间、船舶停泊条件等各项水力指标均满足设计和规范要求.     

贵港航运枢纽二线船闸输水系统水力学试验

贵港航运枢纽位于贵港市上游6.5 km处西江郁江河段,船闸设计有效尺度280 m×34 m×5.6 m(长×宽×门槛水深),采用闸墙长廊道多支管分散输水系统形式,设计最大水头14.1 m.通过对输水系统水力特性、廊道压力、闸室和上下游进出口流态、船舶(队)系缆力的观测,提出了上闸首阀门后廊道高程、闸室三明沟消能等部位的合理布置方案,杜绝了充水过程中的门后检修门井掺气,进一步均匀闸室内横向水流分配,使得设计船(队)舶的泊稳条件更好地满足规范要求.研究表明采用闸墙长廊道多支管输水型式是可行的.     

三峡永久船闸输水廊道水动力学特性研究

该文对三峡永久船闸末级闸首阀门段输水廊道进行了数值模拟,对阀门段输水廊道的内部水流流动特征进行了分析,并研究了阀门后廊道顶部的压力特性,分析比较了以不同速率开启阀门及不同开度下紧急关闭对阀门段输水廊道内部流场的影响。将二维结果与三维结果及实验结果进行对比,变化趋势基本一致,验证了边界条件提法的合理性及数值方法的可行性。该研究对永久船闸阀门开启速率及紧急关闭时阀门开度选择具有一定的指导意义。     

葛洲坝1号船闸输水系统水力学模型试验研究

葛洲坝1号船闸输水系统共进行了4个方案的模型试验研究。最后确定,4区段8根纵支廊道顶孔出水盖板消能的方案作为设计方案。本文简要介绍输水系统方案的选择情况。对试验确定的设计方案,重点叙述输水系统进水口及泄水口的布置;阀门段廊道的高程及体型;闸室中间廊道(第1分流口)及支廊道进水口(第2分流口)的型式;支廊道出水孔的布置和消能盖板的型式。文中亦给出了灌、泄水的水力特性、阀门后最低压力变化及闸室停泊条件等资料。     

对船闸输水过程的点滴见解

船闸是靠闸室充水和放水来调节航道水位,以实现船只通航的建筑物。由上游航道向闸室充水以及由闸室向下游放水,分别通过设于上、下闸首的输水廊道,并由廊道闸门控制。在正常设计通航水位条件下,输水过程决定于廊道门过流面积、闸门开启速度和闸室面积。输水过程,主要是输水时间和最大瞬时流量,对船闸通航效率和船只安全     

泰州引江河高港二线船闸输水系统布置及水力计算分析

结合高港二线船闸工程具体条件,按照《船闸输水系统设计规范》的要求,研究确定了船闸短廊道和三角门门缝联合输水的输水系统型式及具体布置方案,计算分析了充泄水阀门开启方式,通过建立船闸联合输水数学模型计算了闸室输水水力特性.结果表明,确定的船闸输水系统布置及阀门开启方式是合适的,相关水力指标满足规范及设计要求;设计的消能工布置适合高港二线船闸工程特点,可获得较好的闸室水流条件;同时根据水力特性计算结果提出了阀门启闭系统设计建议.     

三峡船闸进水口三维水动力特性数值模拟

以三峡船闸进水口输水系统为研究背景,建立三峡船闸进水口的数值几何模型;同时根据进水口水流具有自由表面及较大弯曲壁面的流动特性,建立计算模型和网格边界。在此基础上,分别对三峡船闸进水口在145.0 m及175.0 m（正常蓄水位）两种库水位条件下输水运行进行了数值模拟,其计算结果与物理模型及原型观测数据对比,较为吻合,说明该数值模型对研究上游引航道通航水流条件及输水廊道的水力特性,具有较好的效果。     

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.     

昭平水电站船闸槛下分散输水系统水力特性研究

叙述了我国第一座采用槛下闸底廊道二区段出水的分散输水系统船闸－广西昭平电站船闸（水头２０ｍ，闸室有效尺寸为６０ｍ×８ｍ×１．５ｍ）１：２０输水系统水工整体模型及１：１６阀门段减压模型试验成果，并对闸室输水水力特性及船舶停泊条件、空腹式输水阀门廊道段的水力特性，包括阀门的阻力系数、收缩系数、阀门后水流收缩断面的最低压力以及阀门的空化特性和减免空蚀措施等方面作了介绍。原型运转表明，该船闸水力条件令人满意。     

高陂水利枢纽船闸闸室应力特性分析

通过对广东省韩江高陂水利枢纽船闸闸室的有限元分析,发现输水廊道的布置会对闸室底板受力产生不利影响,拉应力的分布规律、范围及数值均将改变,应采取必要的工程措施保证结构安全,可为类似工程的船闸闸室提供参考。     

三峡船闸输水系统防淤设计

针对三峡船闸输水系统布置特点,重点介绍了通过控制孔口和廊道内流速大于泥沙起动流速,对进水箱涵采用变断面型式,进水孔高低错开布置,利用闸室内分支廊道的剩余压力,在其首尾布置冲淤廊道,实现全闸室出水的一套防淤体系设计。经模型试验验证,取得了在满足进流均匀性的同时减少泥沙淤积的满意效果。这种首创的与船闸输水系统设计相结合的防淤体系技术,可供建在多沙河流上的船闸输水系统设计借鉴。     

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。     

大藤峡船闸输水系统设计布置

大藤峡水利枢纽工程的船闸是目前国内外实际运行水头最高的单级船闸,输水系统采用闸墙长廊道经闸室中心进口垂直分流、闸底四区段八分支廊道出水、盖板消能的型式.本文着重对船闸输水系统的型式选择及设计布置进行了论述.经过设计、研究和不断优化,并创造性地运用了自分流体型,解决了大尺度高水头船闸输水系统的一系列重大技术难题,输水系统各项水力指标均能较好地满足设计及规范要求,对大尺度高水头船闸输水系统设计布置有着很好的参考价值.     

美国下葛兰奈特船闸的原型观测

下葛兰奈特船闸是陆军工程师团沃拉沃拉工区设计的,并取得了水工模型试验的验证.该闸闸室宽86英尺,长675英尺,设计水头105英尺。该闸的输水廊道布置,首次采用底部纵向输水廊道系统。此种输水系统是唯一能够满足高水头船闸快速和安全充水要求的。它的基本原理是:运用一侧或二侧输水廊道阀门,均可使水流平稳、均匀地进入闸室。1975年船闸工程竣工并投入了运转。现场原型试验表明,除充泄水时间较快和掺气较多外,其充水特性与模型试验的非常接近。阀门操作稳定、平静,没有发生过去修建的高水头船闸发生过的巨大爆破声响。     

船闸集中输水系统复合模型研究与应用

在分析船闸输水系统重要性及相关水力学问题研究方法特点的基础上,针对集中输水系统船闸,提出并建立了局部物理模型与数学模型相结合的复合模型,阐述了其具体实施方案.采用2座依托工程船闸的物理模型试验资料验证了复合模型研究成果的准确性,并将复合模型成功应用于工程实例船闸,得到了相应的输水水力特性、船舶系缆力、闸室及引航道流速特性等水力指标,均符合规范及设计要求;确定了闸室镇静段长度,提出了消能工优化布置措施,为工程设计提供了技术依据.研究表明,提出的船闸集中输水系统复合模型既能保证研究成果的准确性,又比物理模型试验大大节省费用并缩短研究周期,是一种适合低水头船闸较好的新型研究方法,具有推广应用价值.     

王甫洲船闸输水系统设计

以王甫洲船闸输水系统设计为例，介绍了集中界水倒口消能不设镇静段布置型式的设计思路及设计方法，该种布置缩短了闸室长度，结构较简单，在相同水头情况下与常规集中输水系统相比较，双边廊道充水时闸室流态较好，第一波浪力显著减小，特别是单边输水时闸室流态及船舶缆力有较大程度改善，扩大了集中输水系统的适应范围，对中低水头船闸输水系统设计有着较大参考价值。     

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。     

高砂水电站通航船闸设计

高砂水电站运过坎采用船闸方案。船闸由上、下游引航道，上、下闸首及闸室墙组成。输水系统采用集中输水方式－－短廊道环形廓道，格栅式消能室结构，缩短了闸室镇静段长度，有效地解决了高速水流的流速液态分布。闸室墙采用分离式结构，岸侧钢筋混凝土扶壁式结构，河床侧为直立式空框格墙结构，这种型式利用了不同的基岩高程，受力条件清晰明确。     

高水头船闸输水系统布置的若干局部型式

本文主要针对我国已经建造的几座高水头船闸输水系统的取、泄水口,阀门段廊道、分流口闸室支廊道出水孔布置类型进行综合评述,为今后设计提供参考经验。