中低水头船闸引航道及输水系统水力特性研究
本文关键词：中低水头船闸引航道及输水系统水力特性研究
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【摘要】：随着“一带一路”的大力推进和建设,水运交通建设也蓬勃发展,而作为主要过坝建筑物的船闸建设,也得到飞速发展。据不完全统计,我国已建和在建的船闸数量已达900多座。船闸的引航道和输水系统的水力特性是关系其布置是否合适的关键技术。针对具体水利枢纽工程,对其船闸引航道和输水系统布置,通过资料调研与总结分析、水工模型试验和数值模拟计算的方法,进行了较为全面深入的研究。船闸引航道口门区是连接航道和船闸闸室的重要区域,其水流流态的好坏直接关系到船舶能否安全顺利的进出船闸。然而受地形或枢纽布置形式的影响,引航道口门区的横断面通常是变化的,对上游引航道口门区而言,断面逐渐收缩,由上游航道过渡到船闸上游引航道;对下游引航道口门区而言,断面逐渐扩大,由船闸下游引航道过渡到下游航道。因此,在引航道口门区常常会出现斜流、回流等不利的水流流态。本文以引江济淮工程庐江节制枢纽为例,通过1:80水工整体模型试验和数值模拟计算相结合的研究方法,分析了其引航道口门区的通航水流条件,并对引航道口门区的布置形式推荐了优化方案。另外,船闸的输水系统布置形式的选择会影响到闸室内的水流流态,从而决定了船舶在闸室内的停泊是否安全,故需要对其进行深入研究。庐江船闸采用的是闸墙长廊道侧支孔的分散式输水系统,本文通过1:30的水工整体模型试验,研究了输水系统的水力特性、压力特性和系缆力等内容。主要研究成果如下:(1)结合庐江节制枢纽整体水工模型试验,研究分析了船闸上下游引航道口门区的通航水流条件。试验结果表明:通航水流条件良好,纵向流速、横向流速和回流流速均远小于规范中的流速限值,枢纽布置形式基本合理。(2)建立数学模型,进行数值模拟计算,探讨了引航道口门区布置形式的优化方案。计算结果表明:将引航道口门区长度减小到200m,同时整个枢纽对称布置,其通航水流条件满足限值要求,且工程量较小。(3)结合庐江船闸整体水工模型试验,分析了船闸闸室内的水力特性、输水廊道内的压力特性以及船舶和船队在闸室中的停泊条件。试验结果表明:船闸在各种运行条件下,闸室内的水流均较为平稳,且输水廊道内均未出现负压,但船舶和船队的系缆力出现局部超标现象,故做了进一步的优化研究,最终给出了能使各项水力学指标满足要求的开阀方式:正向运行时,双边充水建议采用时间大于7min的较慢速度开启方式,或是采用时间为6min的速度,当开度达到0.4时,暂停2min的间歇开启的方式;双边泄水建议采用输水时间为5-6min的开阀速度。反向运行时水头较低,为提高输水效率,建议采用时间为3min开阀速度。
【学位授予单位】：长江科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV135.4;U641
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