船闸引航道口门区通航水流条件研究——以大源渡航电枢纽船闸为例

摘要

船闸引航道口门区是连接船闸与河道的纽带，也是船闸引航道静水与枢纽河段动水的过渡区域，此区域水流条件的好坏直接关系到船舶进出船闸的安全。由于受枢纽布置、通航建筑物及其他边界条件的影响，其河道横断面逐渐收缩（上游引航道）或者扩大（下游引航道），从而导致口门区过流断面的扩散与收缩，一般都会有斜流、横向环流等的出现。控制船闸引航道口门区不利于船舶通航的水流条件，几乎是每一个具有通航功能的水利枢纽要面对的问题。大源渡航电枢纽作为湘江干流上梯级开发中的一级，因湘江货运量增加其船闸须有原来的一线船闸扩建为二线船闸，枢纽船闸与坝体分离布置，两线船闸共用引航道。枢纽位于弯曲河段，其船闸上游引航道位于弯曲河道的凸岸，且连接段布置有大源渡湘江特大桥，下游有洣水支流入汇，与湘江主流的掺混顶冲，形成了阻碍河流顺畅流通的江心洲，导致坝下水流大部分归入河道左侧深槽斜向流入口门区。受复杂地形和边界条件的限制，船闸上下游引航道口门区及连接段水流条件十分复杂，天然情况下的通航水流条件不能满足现行规范要求。
　　 本文采用物理模型试验和船模试验相结合的研究方法，在限制坝址河段水位雍高，保证河段行洪能力不被削弱的前提条件下，研究船闸引航道口门区及连接段的水流条件。通过上游透空式隔水墙透空率的比选研究以及下游长导堤、长导堤加开挖深槽等改善口门区通航水流条件的措施的研究，最终选择的改善措施为:上游引航道导航墙堤头至桥墩布置透空率为43％的透空式隔水墙，下游口门区外侧布置实体隔水墙;疏挖下游河段卡口和上游原一线船闸岸线以弥补上下游隔水墙缩小河段河流面积对行洪能力的影响。试验结果表明，在最终的改善措施下，新建二线船闸没有削弱河段行洪能力，且船舶可以安全通过口门区及连接段。
　　 针对优选改善措施下，上下游口门区仍有局部区域在个别特征流量下超出现行规范的水流条件限值，船舶却可以安全通过这些区域的实际情况进行分析。并以大源渡航电枢纽船闸口门区的通航水流条件和航行试验结果为基础，探讨规范限值过高在实际工程中存在的问题，剖析规范限值降低的可能性。分析结果可供类似工程借鉴，也可为现行规范的修改和完善提供一定的数据支持。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 引航道口门区通航水流条件的研究

1．2．2 通航水流条件判别标准的研究

1．2．3 引航道口门区水流条件改善措施的研究

1．3 研究方法和主要内容

第二章 模型设计及试验控制条件

2．1 物理模型设计及验证

2．1．1 模型范围和比尺

2．1．2 模型制作

2．1．3 模型验证

2．2 船模设计

2．2．1 尺寸的确定

2．2．2 典型船型的选取

2．2．3 操纵性率定和修正

2．3 试验控制条件

2．3．1 特征流量的选取

2．3．2 试验结果判别标准

2．4 本章小结

第三章 引航道口门区水流条件研究

3．1 设计方案下口门区水流条件分析

3．1．1 设计方案平面布置

3．1．2 口门区水流条件分析

3．1．3 小结

3．2 下游改善口门区通航水流条件的方案研究

3．2．1 下游方案一

3．2．2 下游方案二

3．2．3 小结

3．3 上游透空式隔水墙的研究

3．3．1 透空式隔水墙布置

3．3．2 透空率的选择

3．3．3 小结

3．4 本章小结

第四章 口门区通航水流条件限值的探讨

4．1 问题的提出

4．2 通航水流条件试验和船模验证试验结果分析

4．2．1 下游游试验结果的分析

4．2．2 上游试验结果的分析

4．3 口门区水流条件限值建议

4．4 小结

第五章 结论

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表论文目录

附录B 攻读学位期间从事的科研项目