船闸闸室明沟形式及消能效果分析

船闸侧墙廊道闸室明沟消能工布置及消能效果的优劣,直接影响闸室内船舶所受系缆力大小及停泊安全。利用局部模型,在恒定流情况下,对侧墙廊道闸室内布置单明沟机加槛、双明沟及三明沟消能工充水过程进行试验研究;分析和比较各明沟形式的剩余比能、动能及流场分布,综合评判各形式明沟消能工的消能特性,并在整体模型上进行了试验验证。研究结果表明:三种明沟形式比较,三明沟布置消能效果最优。双明沟消能形式较单明沟消能水体增大较多,消能工布置灵活,消能空间大,水流分布亦较单明沟更为均匀,在减小闸室内横向水流对船舶作用力方面较单明沟形式优越。因此,综合比较,双明沟消能效果较单明沟要好。     

船闸闸室明沟消能工消能效果三维数值模拟

利用多重网格技术及VOF方法,在恒定流情况下,对侧墙长廊道单明沟、双明沟及三明沟消能工充水过程进行三维数值模拟。分析和比较各型式明沟的剩余比能、动能及流场分布,综合评判各型式明沟消能工的消能特性。研究结果表明,3种明沟型式比较,三明沟布置消能效果最优,单明沟和双明沟各项消能指标较接近,但双明沟消能条件下,其布置更为灵活,消能空间更大,水流分布亦较单明沟更为均匀,尤其是在减小闸室内横向水流对船舶的作用力方面较单明沟型式优越。     

红岩子船闸输水系统优化设计

船闸侧墙廊道闸室明沟消能工布置及消能效果的优劣,直接影响闸室内船舶所受系缆力大小及停泊安全。依托红岩子船闸输水系统水工模型试验研究,探讨筛孔式消能工及通过增加顶盖板优化设计的方案在中高水头分散式输水船闸中的应用效果,通过测定闸室充、泄水水力特性,输水廊道压力及船舶停泊条件等各项指标,发现优化设计方案在船舶停泊条件方面具备更优的性能,同时提出船闸阀门开启方式的运行方案。     

高水头大尺度船闸闸室消能明沟三维水力特性数值模拟

针对我国某高水头大尺度船闸闸底纵支廊道明沟消能二区段出水输水系统,采用RNG k-ε紊流模型,结合闸室自由水面处理技术的VOF法,建立三维紊流数学模型,对船闸灌水过程的正常运行工况进行了水力特性数值模拟,分析闸室三维流场流速分布、侧支孔流量分布规律以及明沟消能机理。研究成果可为类似高水头船闸输水系统消能工布置提供技术参考。     

超高水头船闸输水系统消能试验研究

利用ADV流速测量仪,通过对超高水头船闸闸室内流速及流速分布的测定,详细比较了明沟消能与盖板消能的消能特性、消能效果和消能方式,可为高水头船闸输水系统消能工设计提供科学依据。     

高水头船闸闸室明沟消能效果及机理分析

利用ADV等先进的量测仪器,通过船闸局部水工模型试验和三维数值模拟,对高水头船闸闸室明沟的消能效果和消能机理进行研究,分析流速分布、剩余比能、水面波动和紊动能耗散率等参数的结果表明:明沟消能工出流掺混强烈,97%的耗能位于明沟区,扩散均匀,水面波动较小,消能效果较优.明沟型式结构简洁,可在我国高水头船闸中推广应用.     

基于泊稳条件阈值的输水系统内消能工优化研究

以南阳市唐河复航工程中水台子枢纽船闸新建工程为背景,通过建立1:30船闸输水系统整体物理模型,针对船舶停放于上闸首闸室连接段时出现的船舶系缆力超标问题进行试验、优化研究。研究成果表明：(1)双列船舶并排停放时,试验代表船舶所受前横向系缆力不满足规范要求;(2)设计方案下当船舶双列并排停放于闸室上游段时,船艏位于出水明沟正上方,出流剩余能量大且出流后水流扩散不充分,使得船舶所受前横向系缆力过大,结合试验各项水力指标,提出通过在上闸首闸室连接段双出水明沟内增设消力槛的优化措施;(3)优化方案中消力槛的设置,有效改善了船闸上闸首出水口水流条件,降低了试验代表船型所受各向系缆力;(4)优化后的船闸输水系统基本满足设计、规范要求。     

帷墙格栅消能室在瓯江外雄船闸中的应用

根据瓯江内河航道规划,已建的外雄船闸过闸船舶由300 t提升到500 t。提出采用设置帷墙格栅消能室对船闸进行改造,在不改变船闸主体结构的条件下满足500 t船舶停泊安全和闸室有效长度不足的问题,在此基础上开展了1:20的船闸输水系统物理模型试验。研究结果表明：在船闸短廊道输水系统中设置帷墙格栅消能室的形式,不仅能缩短镇静段长度,而且能显著改善闸室内流态,使输水时间、船舶停泊条件均满足设计和规范要求,是一种适用于集中输水系统的消能工布置形式。     

飞来峡二、三线船闸闸底长廊道输水系统模型试验

飞来峡水利枢纽位于北江中游,新建的二、三线船闸并列布置有效尺度为220 m×34 m×4.5 m(长×宽×门槛水深),船闸最大设计水头14.44 m,采用闸底长廊道侧支孔输水系统双明沟消能布置形式。通过1∶30的物理模型,对船闸输水系统的布置形式及水力学特性进行试验研究。结果表明:闸室输水时间、水力学指标、闸室停泊条件、进出口布置形式均能满足规范要求,优化后的闸室停泊条件较好。     

船闸输水系统单明沟与消力槛联合布置的消能特性*

针对船闸闸底长廊道单明沟消能问题,结合广西左江山秀二线船闸工程,建立闸底长廊道侧支孔输水系统三维紊流数学模型,对闸室充水过程进行三维数值模拟。对原设计方案以及3个优化方案的闸室内部流场分布、流速分布均匀度、剩余比能等参数进行对比分析。结果表明,在明沟内增设一道消力槛可显著提高消能效果。优化方案的剩余比能和流速分布均匀度的量值在消力槛高度达到1.2 m后仍存在下降,但整体上降幅减缓,说明消力槛高度达到1.2 m后消能效果的改善空间不大。     

闸底长廊道输水系统研究

针对闸底长廊道输水系统的廊道、出水孔、消能设施等的布置形式,结合船闸工程建设,开展大量理论分析和物理模型试验研究工作。在总结相关研究成果的基础上,分析闸底长廊道输水系统的输水特性和适用条件,从提高船闸输水效率、改善系泊船舶受力等方面提出消能系统的改进布置形式,并对闸底长廊道输水系统在中水头和高水头船闸工程中的应用给出建议。     

适应通过能力发展需求的多线船闸输水系统设计与应用

针对通过能力日益增长背景下的多线船闸输水系统设计问题,以西江长洲枢纽四线船闸群为例,总结了不同阶段通过能力需求引起的船闸设计规模变化。针对二线船闸规模小、一线船闸闸室宽度大、三线四线船闸并列布置同步建设且规模巨大的特点,分别介绍了各船闸输水系统的设计理念。采用物理模型试验手段,提出了二线船闸采用消力槛强迫消能、一线船闸采用双明沟消能、三线四线船闸采用互通省水布置等创新成果,并通过原型观测验证了创新成果实效性。提出两条建议:多线船闸总体布局应将高等级船闸布置在河心侧、低等级船闸布置在河岸侧,输水系统设计应综合考虑地质条件、结构形式、水力指标等因素。     

中水头巨型船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水动力学研究*

闸墙长廊道侧支孔输水系统,因其相对于集中输水系统更优的水流条件以及相对其他分散输水系统更简单的结构和更低的建设维护成本,而广泛应用于中水头大型船闸中。近年来,湘江航运干线设计和建设了４座中水头巨型船闸,该输水系统能否满足巨型船闸高输水能量下的船闸自身与过闸船舶安全要求需要加以研究论证。本文以大源渡二线船闸为例,通过1:30物理模型试验,对其闸室船舶停泊条件、输水水力特性及引航道水流条件进行研究。结果表明：在推荐的消能布置和阀门开启方式下,各项指标均能满足规范和设计要求。     

船闸输水系统多孔相向紊动射流研究综述*

多孔相向紊动射流是船闸输水过程中一种重要的流动现象,基于国内外大量研究资料,从多孔紊动射流流动特性、多孔紊动射流消能机理、船闸输水系统多孔相向紊动射流等研究方面对多孔相向紊动射流的研究进行了系统的论述和评析,并对船闸输水系统多孔相向紊动射流需进一步研究的课题进行探讨。     

不对称闸墙双铰底板式闸室结构仿真分析

以四川省青居船闸工程为背景,分别采用平面简化法和有限元法对闸室结构进行内力计算,并同原型观测数据进行对比分析,结果显示：简化法较难满足不对称闸墙双铰底板式船闸结构计算的需要,而基于非线性有限元法的计算成果与结构的真实受力状态吻合较好,能反映船闸结构内部最不利的位置、受力状态及其变化规律。     

蜀山泵站枢纽船闸输水系统水力学模型试验

蜀山泵站枢纽船闸对引江济淮工程航运至关重要,是连通长江与淮河,确保引江济淮航运干线畅通的控制性工程,其闸室规模大、工作水头高、输水能量高,输水过程水力学问题是船闸设计的关键环节。结合工程地质和结构设计,船闸拟采用形式最为简单的闸墙长廊道侧支孔输水系统,输水过程船舶与船闸自身安全能否满足相关要求需要开展细致研究。通过比尺为1∶25的物理模型试验,对其输水过程船舶停泊条件、水力特性及引航道水流条件开展研究。结果表明:在推荐的输水系统布置和阀门开启方式下,各项水力指标均能满足规范和设计要求。     

复杂环境中石方的爆破控制

株洲二线船闸基坑石方爆破量达91. 5万m3,东西两侧分别为运营的一线船闸和京广铁路,附近分布有大量的民房,跨一线船闸桥桥墩位于爆破范围内。针对石方爆破场地周边建筑众多、地下水丰富、断层发育的问题,进行石方爆破控制技术的研究。采用沟槽爆破、打密集孔、缓冲孔、PVC套管等技术,一线船闸、京广铁路均安全运行,跨一线船闸桥墩、附近民房得到了有效保护。本工程实施的船闸基坑石方爆破控制技术,可为类似工程提供参考。