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(jìn)和建設(shè),水運(yùn)交通建設(shè)也蓬勃發(fā)展,而作為主要過(guò)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(jì),我國(guó)已建和在建的船閘數(shù)量已達(dá)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(duì)具體水利樞紐工程,對(duì)其船閘引航道和輸水系統(tǒng)布置,通過(guò)資料調(diào)研與總結(jié)分析、水工模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算的方法,進(jìn)行了較為全面深入的研究。船閘引航道口門(mén)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(jìn)出船閘。然而受地形或樞紐布置形式的影響,引航道口門(mén)區(qū)的橫斷面通常是變化的,對(duì)上游引航道口門(mén)區(qū)而言,斷面逐漸收縮,由上游航道過(guò)渡到船閘上游引航道;對(duì)下游引航道口門(mén)區(qū)而言,斷面逐漸擴(kuò)大,由船閘下游引航道過(guò)渡到下游航道。因此,在引航道口門(mén)區(qū)常常會(huì)出現(xiàn)斜流、回流等不利的水流流態(tài)。本文以引江濟(jì)淮工程廬江節(jié)制樞紐為例,通過(guò)1:80水工整體模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的研究方法,分析了其引航道口門(mén)區(qū)的通航水流條件,并對(duì)引航道口門(mén)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(huì)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(duì)其進(jìn)行深入研究。廬江船閘采用的是閘墻長(zhǎng)廊道側(cè)支孔的分散式輸水系統(tǒng),本文通過(guò)1:30的水工整體模型試驗(yàn),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(yàn),研究分析了船閘上下游引航道口門(mén)區(qū)的通航水流條件。試驗(yàn)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(yuǎn)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(xué)模型,進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,探討了引航道口門(mén)區(qū)布置形式的優(yōu)化方案。計(jì)算結(jié)果表明:將引航道口門(mén)區(qū)長(zhǎng)度減小到200m,同時(shí)整個(gè)樞紐對(duì)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(yàn),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(duì)在閘室中的停泊條件。試驗(yàn)結(jié)果表明:船閘在各種運(yùn)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(fù)壓,但船舶和船隊(duì)的系纜力出現(xiàn)局部超標(biāo)現(xiàn)象,故做了進(jìn)一步的優(yōu)化研究,最終給出了能使各項(xiàng)水力學(xué)指標(biāo)滿足要求的開(kāi)閥方式:正向運(yùn)行時(shí),雙邊充水建議采用時(shí)間大于7min的較慢速度開(kāi)啟方式,或是采用時(shí)間為6min的速度,當(dāng)開(kāi)度達(dá)到0.4時(shí),暫停2min的間歇開(kāi)啟的方式;雙邊泄水建議采用輸水時(shí)間為5-6min的開(kāi)閥速度。反向運(yùn)行時(shí)水頭較低,為提高輸水效率,建議采用時(shí)間為3min開(kāi)閥速度。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV135.4;U641

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本文編號(hào)：1297318