本文關(guān)鍵詞：中低水頭船閘引航道及輸水系統(tǒng)水力特性研究

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【摘要】：隨著“一帶一路”的大力推進和建設(shè),水運交通建設(shè)也蓬勃發(fā)展,而作為主要過壩建筑物的船閘建設(shè),也得到飛速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國已建和在建的船閘數(shù)量已達900多座。船閘的引航道和輸水系統(tǒng)的水力特性是關(guān)系其布置是否合適的關(guān)鍵技術(shù)。針對具體水利樞紐工程,對其船閘引航道和輸水系統(tǒng)布置,通過資料調(diào)研與總結(jié)分析、水工模型試驗和數(shù)值模擬計算的方法,進行了較為全面深入的研究。船閘引航道口門區(qū)是連接航道和船閘閘室的重要區(qū)域,其水流流態(tài)的好壞直接關(guān)系到船舶能否安全順利的進出船閘。然而受地形或樞紐布置形式的影響,引航道口門區(qū)的橫斷面通常是變化的,對上游引航道口門區(qū)而言,斷面逐漸收縮,由上游航道過渡到船閘上游引航道;對下游引航道口門區(qū)而言,斷面逐漸擴大,由船閘下游引航道過渡到下游航道。因此,在引航道口門區(qū)常常會出現(xiàn)斜流、回流等不利的水流流態(tài)。本文以引江濟淮工程廬江節(jié)制樞紐為例,通過1:80水工整體模型試驗和數(shù)值模擬計算相結(jié)合的研究方法,分析了其引航道口門區(qū)的通航水流條件,并對引航道口門區(qū)的布置形式推薦了優(yōu)化方案。另外,船閘的輸水系統(tǒng)布置形式的選擇會影響到閘室內(nèi)的水流流態(tài),從而決定了船舶在閘室內(nèi)的停泊是否安全,故需要對其進行深入研究。廬江船閘采用的是閘墻長廊道側(cè)支孔的分散式輸水系統(tǒng),本文通過1:30的水工整體模型試驗,研究了輸水系統(tǒng)的水力特性、壓力特性和系纜力等內(nèi)容。主要研究成果如下:(1)結(jié)合廬江節(jié)制樞紐整體水工模型試驗,研究分析了船閘上下游引航道口門區(qū)的通航水流條件。試驗結(jié)果表明:通航水流條件良好,縱向流速、橫向流速和回流流速均遠小于規(guī)范中的流速限值,樞紐布置形式基本合理。(2)建立數(shù)學模型,進行數(shù)值模擬計算,探討了引航道口門區(qū)布置形式的優(yōu)化方案。計算結(jié)果表明:將引航道口門區(qū)長度減小到200m,同時整個樞紐對稱布置,其通航水流條件滿足限值要求,且工程量較小。(3)結(jié)合廬江船閘整體水工模型試驗,分析了船閘閘室內(nèi)的水力特性、輸水廊道內(nèi)的壓力特性以及船舶和船隊在閘室中的停泊條件。試驗結(jié)果表明:船閘在各種運行條件下,閘室內(nèi)的水流均較為平穩(wěn),且輸水廊道內(nèi)均未出現(xiàn)負壓,但船舶和船隊的系纜力出現(xiàn)局部超標現(xiàn)象,故做了進一步的優(yōu)化研究,最終給出了能使各項水力學指標滿足要求的開閥方式:正向運行時,雙邊充水建議采用時間大于7min的較慢速度開啟方式,或是采用時間為6min的速度,當開度達到0.4時,暫停2min的間歇開啟的方式;雙邊泄水建議采用輸水時間為5-6min的開閥速度。反向運行時水頭較低,為提高輸水效率,建議采用時間為3min開閥速度。
【學位授予單位】：長江科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV135.4;U641

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本文編號：1297318