本文關(guān)鍵詞：雙線船閘共用下引航道錯峰運行方案優(yōu)化研究

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【摘要】：近年隨著水運蓬勃發(fā)展,原建單線船閘過閘能力已達飽和,多采用擴建的方式興建共用引航道的多線船閘。雙線船閘共用下引航道同時同步泄水時,由于水體波動的疊加,會造成水位變幅是單線船閘泄水時的兩倍,產(chǎn)生的動水作用力更不利于引航道內(nèi)船舶的通行與停靠,問題更為突出。學者們對單線船閘的具體工程進行了一系列研究,基本掌握了船閘泄水時,引航道內(nèi)水流運動機理及規(guī)律,但針對雙線船閘共用引航道水流條件的優(yōu)化措施研究并不多。本文依托白石窯水利樞紐,通過二維數(shù)值模擬,研究雙線船閘共用下引航道時下引航道內(nèi)水流條件錯峰運行的優(yōu)化措施。首先對引航道內(nèi)水流運動原理進行了分析,在充分了解水力特性的影響因素基礎(chǔ)上,制定了三個優(yōu)化措施:(1)、雙線船閘錯時泄水;(2)、改變閥門開啟時間;(3)、雙線船閘錯距布置。研究并分析三者與下引航道內(nèi)水位變幅、最大流速之間的關(guān)系。研究成果如下:1、利用實測數(shù)據(jù)與計算結(jié)果進行驗證比較,證明本文所建立的二維數(shù)學模型是可行的,可以準確模擬船閘泄水時下引航道內(nèi)的水流運動。2、雙線船閘錯時泄水。利用水流波動原理,雙線船閘錯時泄水可避免波峰疊加,從而減小瞬時最大流量,對最大水位變幅及最大流速都有優(yōu)化作用。本文計算分析了相對錯時因子T_r為0.1~1.4時,各工況引航道內(nèi)的水流條件。得出T_r0.6時,水位變幅及最大流速都隨著雙線船閘錯開泄水時間的增大而減小。T_r0.6后,水位變幅及最大流速都隨著雙線船閘錯開泄水時間的增大有變大的趨勢。由此可知,最優(yōu)錯開泄水時間為0.6左右。3、改變閥門開啟時間。隨著閥門開啟時間增加,泄水瞬時最大流量減小。本文對比分析了閥門開啟時間為2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min的水流條件,得到水位變幅與最大流速與閥門開啟時間成線性反向關(guān)系。但閥門開啟時間過長,會影響船閘通行能力,閥門開啟時間不宜超過8min。4、雙線船閘錯距布置。錯距優(yōu)化與錯時運行原理相同,對下閘首錯開不同距離的工程措施進行了研究后發(fā)現(xiàn)雙線船閘下閘首錯距對閘首附近區(qū)域水流條件影響較大,對距離下閘首較遠的區(qū)域影響不大。當Dr160m時,下閘首附近區(qū)域水位變幅及最大流速都隨著雙線船閘下閘首錯開距離增大而減小,Dr160m后,水位和流速都有隨著錯距增大而增大的趨勢。三種措施對雙線船閘共用引航道的水流條件都具有優(yōu)化作用,可用于白石窯樞紐雙線船閘的優(yōu)化管理,也為其他工程的改造和優(yōu)化提供了參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：雙線船閘 共用引航道 數(shù)值模擬 錯峰運行 水流條件
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U641.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 前言9-10
• 1.2 研究背景10-11
• 1.3 船閘引航道研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3.1 引航道水流條件研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1.1 國外研究文獻論述12-13
• 1.3.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 引航道內(nèi)水流條件改善措施14-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 白石窯樞紐整體布置及數(shù)學模型建立18-33
• 2.1 樞紐設(shè)計通航標準18-19
• 2.1.1 流域概況18
• 2.1.2 水文特征18
• 2.1.3 航道等級18
• 2.1.4 設(shè)計船型噸位及尺寸18
• 2.1.5 建筑物級設(shè)計規(guī)模18
• 2.1.6 特征水位及水位組合18-19
• 2.2 白石窯一、二線船閘輸水系統(tǒng)布置19-22
• 2.3 白石窯樞紐下引航道布置究22-23
• 2.4 引航道水流條件限值23-24
• 2.5 引航道內(nèi)水流數(shù)學模型的建立24-29
• 2.5.1 二維水流數(shù)學模型24
• 2.5.2 控制方程24-25
• 2.5.3 控制方程離散25-26
• 2.5.4 時間積分26-27
• 2.5.5 邊界條件的確定27
• 2.5.6 干濕邊界處理27
• 2.5.7 白石窯樞紐計算幾何模型27-29
• 2.6 數(shù)模驗證29-32
• 2.7 小結(jié)32-33
• 第三章 雙線船閘共用下引航道運行方式優(yōu)化分析33-65
• 3.1 引航道內(nèi)非恒定流波動理論33-35
• 3.2 引航道內(nèi)影響水流條件的因素分析35
• 3.3 雙線船閘錯時泄水分析35-58
• 3.3.1 波動的疊加原理35-38
• 3.3.2 一、二線船閘同時泄水計算結(jié)果和分析38-44
• 3.3.3 一、二線船閘錯開不同時間泄水計算結(jié)果和分析44-56
• 3.3.4 綜合分析56-58
• 3.4 不同閥門開啟時間雙線船閘引航道內(nèi)水流條件對比分析58-63
• 3.4.1 下引航道內(nèi)水位波動58-61
• 3.4.2 下引航道內(nèi)流速分析61-63
• 3.4.3 綜合分析63
• 3.5 小結(jié)63-65
• 第四章 雙線船閘錯距布置對引航道通航水流條件的影響65-78
• 4.1 雙線船閘錯距布置水流條件分析65-75
• 4.1.1 水位波動分析66-71
• 4.1.2 流速分析71-74
• 4.1.3 船舶航行阻力分析74-75
• 4.2 小結(jié)75-76
• 4.3 初探工程尺寸布置76-78
• 4.3.1 引航道寬度76-77
• 4.3.2 引航道長度77
• 4.3.3 閘室尺度77-78
• 第五章 結(jié)論與展望78-80
• 5.1 結(jié)論78
• 5.2 展望78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-85
• 在校期間發(fā)表的論文著作及取得的科研成果85

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本文編號：602080