大尺度船闸输水系统水力学优化试验研究

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作者 王蛟 许灿亮 +2 位作者 王召兵 陈亮 蒋友祥 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第4期20-24,30,共6页

随着船闸尺度日益增大,大尺度船闸输水系统要在高输水效率、船舶泊稳条件与工程投资之间找到合理平衡点的难度很大。依托某拟建大尺度船闸,闸室有效尺度为280m×34m×4.5m(长×宽×门槛水深),建立1∶30的船闸输水系统... 随着船闸尺度日益增大,大尺度船闸输水系统要在高输水效率、船舶泊稳条件与工程投资之间找到合理平衡点的难度很大。依托某拟建大尺度船闸,闸室有效尺度为280m×34m×4.5m(长×宽×门槛水深),建立1∶30的船闸输水系统水力学整体物理模型,重点针对闸室消能工进行系列试验研究,对不同消能工布置、阀门开启方式和船舶停泊位置的船舶系缆力进行测定和分析。同时,通过综合分析输水系统水力特性、压力特性和闸室内船舶受力特性,提出了经济合理的输水系统型式。成果表明:消能工直接影响到停泊在闸室内的船舶的安全性和稳定性。对于船闸平面尺度较大的船闸,为了兼顾高输水效率,采用相对复杂的闸室消能工结构是必要的。推荐输水系统布置方案下,闸室船舶系缆力、输水系统水力特性及阀门段压力特性均满足规范及设计要求,且有较大富余,为未来船闸提速提效预留了可操作空间,研究思路及成果可供类似工程参考借鉴。 展开更多

关键词 大尺度船闸 输水系统 模型试验 消能工 船舶受力

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巢湖一线船闸改造工程船闸规模论证

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作者 董霞 吴澎 +1 位作者 朱芮娴 黄道刚 《水运工程》 2025年第12期122-127,136,共7页

巢湖闸枢纽位于巢湖入裕溪河口,是合裕线航道和巢湖防洪的关键控制工程;上游紧邻巢湖生态风景名胜区,受生态环保和防洪因素制约,建设条件受限。现状一线船闸技术状态差,不能正常运行,船闸通过能力不能满足运量需求。依据老闸闸室宽度,... 巢湖闸枢纽位于巢湖入裕溪河口,是合裕线航道和巢湖防洪的关键控制工程;上游紧邻巢湖生态风景名胜区,受生态环保和防洪因素制约,建设条件受限。现状一线船闸技术状态差,不能正常运行,船闸通过能力不能满足运量需求。依据老闸闸室宽度,通过现状不同船宽过闸船舶数量占比分析,提出过闸船舶应根据船宽选择从闸室尺度适应性较好的船闸过闸,尽量提高闸室利用率的运行方案。一线船闸改造后门槛最小水深为4.5 m,通过过闸船舶临界航速分析发现,正常进出闸航速条件下,设计船舶满载时最大吃水可由规范允许值2.80 m提升至2.92 m,满足过闸要求的2 000吨级船舶数量占比可由64.68%提高至83.10%,当航速降低至0.6 m/s时,基本可满足所有2 000吨级船舶过闸。同时从运输经济性角度,通过设计船型对船闸门槛水深与下游航道设计水深匹配性分析,论证了设计船舶最大吃水取值的合理性。 展开更多

关键词 船闸规模 门槛水深 临界航速

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葛洲坝船闸船舶成组过闸安全制动方案研究

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作者 李涵钊 高双 +1 位作者 唐艳平 陈坤 《水道港口》 2025年第5期743-750,761,共9页

针对现有船闸防撞系统与船舶大型化和新型船舶编队成组过闸新形势发展不相适应的问题,进行了适用于成组过闸船舶的安全制动方案相关研究。通过自主套缆,阻拦索上的拉力由圆形缆索、收放卷筒传递至摩擦吸能单元,由摩擦吸能单元上的摩擦... 针对现有船闸防撞系统与船舶大型化和新型船舶编队成组过闸新形势发展不相适应的问题,进行了适用于成组过闸船舶的安全制动方案相关研究。通过自主套缆,阻拦索上的拉力由圆形缆索、收放卷筒传递至摩擦吸能单元,由摩擦吸能单元上的摩擦制动器在制动距离内逐渐吸收船队的动能。通过数值模拟仿真验证了安全制动方案的可行性和有效性。结果表明:该方案能满足7440~30000 t(最大)载重排水量范围的成组过闸船队,0.5 m/s进闸航行速度,在20 m制动距离内减速制动,安全停船,有效保证船闸人字门和过闸船队安全,为适用于船闸通航领域的应急安全制动提供技术参考。 展开更多

关键词 葛洲坝船闸 船舶大型化 通航安全 安全制动 成组过闸 数值仿真

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船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究 被引量：14

4

作者 孟祥玮 高学平 周华兴 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2010年第10期31-36,共6页

利用物理模型结合数学模型,研究船闸泄水进入中间渠道后,中间渠道内的水流条件与渠道尺度的关系。根据波动特性,对渠道内水体波动进行了定义。试验发现,船闸泄水正波在前进中波前逐渐变陡,到一定程度,波前水体形状将不再稳定,并形成短... 利用物理模型结合数学模型,研究船闸泄水进入中间渠道后,中间渠道内的水流条件与渠道尺度的关系。根据波动特性,对渠道内水体波动进行了定义。试验发现,船闸泄水正波在前进中波前逐渐变陡,到一定程度,波前水体形状将不再稳定,并形成短周期波。当中间渠道长度约等于泄水波长度一半时,船闸中间渠道振荡波最大。为改善水流条件,应调整输水时间、渠道水深等,以改变泄水波形状,或者直接改变渠道长度。 展开更多

关键词 模型试验 船闸泄水 中间渠道 渠道尺度 通航水流条件

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乌江银盘水电站通航建筑物建设规模优化研究 被引量：1

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作者 赵健 李唯唯 赵宁宇 《水道港口》 2010年第5期459-463,共5页

根据银盘水电站工程河段航运条件和近几年乌江实际发生的货运量,采用灰色系统模型,对船闸设计水平年内的客货运量增长情况进行了预测,并结合该河段代表船型和合理的运输组织,对银盘水电站通航船闸建设规模进行了优化研究,提出了既满足... 根据银盘水电站工程河段航运条件和近几年乌江实际发生的货运量,采用灰色系统模型,对船闸设计水平年内的客货运量增长情况进行了预测,并结合该河段代表船型和合理的运输组织,对银盘水电站通航船闸建设规模进行了优化研究,提出了既满足设计水平年内运量增长需要、又节省工程投资的船闸建设方案,研究成果已为工程建设采用。 展开更多

关键词 水电站 船闸 建设规模 客货运量

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湘江近尾洲枢纽扩建工程一线船闸船模通航试验研究 被引量：5

6

作者 蔡创 侯向勇 蔡新永 《水运工程》 北大核心 2021年第7期149-156,共8页

为了设计出更为合理的船闸布置方案,对湘江近尾洲枢纽扩建工程一线船闸的原设计方案和修改方案的通航安全性进行试验研究。在水工模型的基础上,采用小尺度船模技术观察分析船舶在不同流量下的舵角、航速等通航参数。结果表明,修改方案... 为了设计出更为合理的船闸布置方案,对湘江近尾洲枢纽扩建工程一线船闸的原设计方案和修改方案的通航安全性进行试验研究。在水工模型的基础上,采用小尺度船模技术观察分析船舶在不同流量下的舵角、航速等通航参数。结果表明,修改方案布置比原设计方案布置更加合理,通航水流条件有所优化。在流量Q≤5210 m^(3)/s时,一线船闸上、下游航道的航行参数均没有超过相应限值,总体可满足1000 t自航货船(静水航速18 km/h)的通航要求。综合试验结果分析,建议一线船闸的最高限制通航流量为5210 m^(3)/s。 展开更多

关键词 小尺度船模 船闸扩建 通航条件

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超高水头大型船闸闸室明沟消能特性研究 被引量：4

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作者 陈明 陈沿吉 +1 位作者 苗健康 黄海津 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期69-77,共9页

为研究超高水头、大尺度船闸闸底廊道侧支孔输水系统闸室明沟消能特性,以单级水头60 m、有效尺度为280 m×40 m(长×宽)的闸室为研究对象,采用三维紊流数值模拟方法,针对流速、紊动能、剩余比能及流速分布均匀度等参数进行分析... 为研究超高水头、大尺度船闸闸底廊道侧支孔输水系统闸室明沟消能特性,以单级水头60 m、有效尺度为280 m×40 m(长×宽)的闸室为研究对象,采用三维紊流数值模拟方法,针对流速、紊动能、剩余比能及流速分布均匀度等参数进行分析,阐明了双层侧支孔单明沟和单层侧支孔双明沟的消能特性,并对比了两种明沟消能工的消能效果。结果表明:对于双层侧支孔单明沟布置型式,垂向间距d与支孔面积平方根D之比由d/D=2.29增加至5.71的过程中,消能效果先变优后变差,当d/D=3.43时可达到较佳的消能效果;双明沟型式考虑合理的宽度(单个明沟宽度b与支孔面积平方根D之比b/D=2.71)后,相比双层侧支孔单明沟型式,消能效果更佳。研究结果可为类似船闸的消能工设计提供技术支撑。 展开更多

关键词 船闸 超高水头 大尺度 明沟 消能特性

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高水头大型船闸人字门门库布置

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作者 刘本芹 李云 陈琼 《水运工程》 北大核心 2020年第10期22-27,共6页

船闸人字门门库布置关系到人字门启闭过程的局部水流结构及水体交换是否通畅,直接影响人字门启闭力及动水阻力矩的大小,对高水头大型船闸尤为重要。通过数学模型分析人字门启闭过程中的局部水流特征,论证门库各项边界条件对动水阻力矩... 船闸人字门门库布置关系到人字门启闭过程的局部水流结构及水体交换是否通畅,直接影响人字门启闭力及动水阻力矩的大小,对高水头大型船闸尤为重要。通过数学模型分析人字门启闭过程中的局部水流特征,论证门库各项边界条件对动水阻力矩的影响,进而提出高水头大型船闸人字门门库布置技术,给出科学合理的人字门门库体型及特征尺寸,可显著降低人字门启闭初期与末期的动水阻力矩峰值,从而解决高水头大型船闸人字门及启闭设备的设计难题,有利于人字门安全可靠运行。 展开更多

关键词 高水头大型船闸 人字门 门库 动水阻力矩

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高水头大尺度船闸闸室消能明沟三维水力特性数值模拟 被引量：6

9

作者 杨艳红 陈明 +2 位作者 张星星 段黎明 苗健康 《水运工程》 北大核心 2018年第4期84-90,共7页

针对我国某高水头大尺度船闸闸底纵支廊道明沟消能二区段出水输水系统,采用RNG k-ε紊流模型,结合闸室自由水面处理技术的VOF法,建立三维紊流数学模型,对船闸灌水过程的正常运行工况进行了水力特性数值模拟,分析闸室三维流场流速分布、... 针对我国某高水头大尺度船闸闸底纵支廊道明沟消能二区段出水输水系统,采用RNG k-ε紊流模型,结合闸室自由水面处理技术的VOF法,建立三维紊流数学模型,对船闸灌水过程的正常运行工况进行了水力特性数值模拟,分析闸室三维流场流速分布、侧支孔流量分布规律以及明沟消能机理。研究成果可为类似高水头船闸输水系统消能工布置提供技术参考。 展开更多

关键词 船闸 高水头 大尺度 消能明沟 数值模拟

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西江桂平二线船闸水力特性原型观测与实船试验 被引量：5

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作者 陈勇 李君 宣国祥 《水运工程》 北大核心 2014年第9期109-114,共6页

由于船闸存在原模缩尺效应,且桂平二线船闸规模巨大并采用了新型消能措施,为了解其输水特性,保障船闸高效安全运行,通过现场观测与实船试验等手段,对桂平二线船闸输水水力特性、船舶停泊条件及桂平双线船闸间相互影响等进行了详细的观... 由于船闸存在原模缩尺效应,且桂平二线船闸规模巨大并采用了新型消能措施,为了解其输水特性,保障船闸高效安全运行,通过现场观测与实船试验等手段,对桂平二线船闸输水水力特性、船舶停泊条件及桂平双线船闸间相互影响等进行了详细的观测与分析。结果表明:现有运行方式和推荐运行方式下,二线船闸各项水力指标均能基本满足规范和设计要求,但二线船闸泄水对一线船闸闸门有一定影响,并须重视超灌泄对闸室船舶停泊安全的影响。 展开更多

关键词 桂平船闸 水力特性 原型观测 实船试验

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船舶大型化对船闸枢纽通过能力的影响 被引量：2

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作者 周杰源 王定 《水运工程》 北大核心 2019年第3期20-23,共4页

船舶大型化对船闸节点通过能力的增长既有利也有弊,针对船舶大型化对船闸通过能力的动态定量影响进行研究。通过建立基于现实规则的船闸数值排档模型,结合构建的大型化船舶发展趋势序列,计算得出船舶大型化后的过闸载质量、过闸船数和... 船舶大型化对船闸节点通过能力的增长既有利也有弊,针对船舶大型化对船闸通过能力的动态定量影响进行研究。通过建立基于现实规则的船闸数值排档模型,结合构建的大型化船舶发展趋势序列,计算得出船舶大型化后的过闸载质量、过闸船数和闸室面积利用率等船闸通过能力关键指标的变化。结果表明,船舶的大型化对过闸能力的提高并非全部为有利影响,呈现总体增长,局部跌坎下降的趋势。结合标准化的大型化能有效提高通过能力。 展开更多

关键词 船舶大型化 船闸 通过能力

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北江清远枢纽二线船闸水力特性原型观测及实船试验 被引量：2

12

作者 欧阳彪 陈亮 +2 位作者 欧泽全 舒岳阶 王召兵 《水运工程》 北大核心 2022年第6期112-118,共7页

清远二线船闸平面尺度较大,且采用槛梁结合形式的新型消能工,为了解船闸充泄水水力特性、停泊条件和双线船闸之间的相互影响,并提出解决办法,确保船闸安全高效地运行,开展了水力学原型观测及实船试验,对清远二线船闸水力特性等运行参数... 清远二线船闸平面尺度较大,且采用槛梁结合形式的新型消能工,为了解船闸充泄水水力特性、停泊条件和双线船闸之间的相互影响,并提出解决办法,确保船闸安全高效地运行,开展了水力学原型观测及实船试验,对清远二线船闸水力特性等运行参数进行详细观测,并对各项指标进行分析。试验结果表明:在现有的运行方式下,闸、阀门运行状态良好,各项水力指标均满足规范设计要求,但由于一、二线船闸于同岸并列布置,二线船闸建成后导致一线船闸边界条件发生改变,一线船闸上游靠船墩距离二线船闸进水口较近,二线船闸灌水时,对一线船闸靠船段水流条件有一定的影响,因此应加强一、二线船闸的联合调度。 展开更多

关键词 船闸 水力特性 原型观测 实船试验

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赣江新干船闸建设规模论证研究

13

作者 于钦民 张顺顺 +1 位作者 宋景霞 商剑平 《水运工程》 北大核心 2012年第11期139-144,共6页

从系统分析赣江货物运量和船型现状入手,预测了未来各规划水平年的过闸货运量和过闸船型组合情况;采用船舶过闸排挡模拟方案,合理论证了新干船闸的平面尺度、建设规模与分期建设方案;为赣江新干船闸的建设提供了科学的决策依据。

关键词 赣江新干船闸 建设规模 计算机仿真

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微山三线船闸工程闸室平面尺度分析 被引量：1

14

作者 姜兴良 宋振宁 《水运工程》 2024年第6期159-163,228,共6页

微山三线船闸工程位于京杭运河干线通道和南水北调工程东线输水线路上,需平衡高效通航与节约用水的目标。针对闸室平面尺度与船闸通过能力、过闸用水量计算的问题,在分析设计水平年过闸艘次比、船型尺度的基础上,根据主力船型尺度,提出... 微山三线船闸工程位于京杭运河干线通道和南水北调工程东线输水线路上,需平衡高效通航与节约用水的目标。针对闸室平面尺度与船闸通过能力、过闸用水量计算的问题,在分析设计水平年过闸艘次比、船型尺度的基础上,根据主力船型尺度,提出不同的闸室平面尺度方案,开展船闸通过能力和用水量计算,得出船闸通过能力、用水量与闸室平面尺度的定量关系。结论是微山三线船闸的通过能力随闸室平面尺度增大而增大,但增幅不同,船舶过闸用水量不随闸室平面尺度增大而增大,因此有必要开展闸室平面尺度论证,微山三线船闸工程闸室平面尺寸宜取34 m×280 m。微山三线船闸工程闸室平面尺度确定方法对类似工程建设及规范修编具有积极借鉴意义。 展开更多

关键词 船闸 通过能力 用水量 平面尺度 有效尺度

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三峡船闸(139m水位)一闸室船舶待闸研究 被引量：1

15

作者 高雄 《水运工程》 北大核心 2005年第12期32-36,共5页

通过优化三峡船闸输水阀门运行参数,满足了船舶在一闸室待闸的停泊条件;组织代表船型进行实船试验,形成了连续调度快速安全的调度工艺,取得了在139m水位条件下,三峡船闸下行通航效率提高15%的效果。

关键词 三峡工程 停泊条件 输水阀门 参数优化 实船试验 调度工艺

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超高水头大型船闸闸室盖板消能三维水力特性数值模拟研究

16

作者 陈明 陈玫汀 周领 《水运工程》 2026年第1期146-155,共10页

随着我国内河航运的高速发展,超高水头大型船闸工程日益增多,消能工的性能成为该类船闸设计与运行关注的核心问题之一。以单级水头40.25 m、闸室有效尺寸280 m×34 m(长×宽)的四区段顶部出流盖板消能船闸为研究对象,基于RNG k... 随着我国内河航运的高速发展,超高水头大型船闸工程日益增多,消能工的性能成为该类船闸设计与运行关注的核心问题之一。以单级水头40.25 m、闸室有效尺寸280 m×34 m(长×宽)的四区段顶部出流盖板消能船闸为研究对象,基于RNG k-ε湍流模型与VOF多相流耦合方法,构建输水系统三维湍流数学模型,模拟闸室灌水过程的水力特性,分析闸室三维流场、顶支孔流量分布及盖板消能特性。结果表明,廊道顶支孔以高速射流形式进入闸室;灌水初期,顶支孔射流速度沿纵支廊道进口水流方向递减;当流量超过100 m^(3)/s后,射流速度沿程递增,且各顶支孔射流速度不均匀分布愈发明显,首末出流支孔最大流速比达1.75倍;在盖板的阻挡与消能作用下,顶支孔射流出流速度显著降低,主要能量耗散集中发生于顶支孔与盖板形成的限域空间内。研究成果揭示了盖板结构对顶支孔射流调控与能量耗散的作用机理,可为类似超高水头大型船闸的输水系统设计提供技术参考。 展开更多

关键词 船闸 超高水头 大尺度 盖板消能 数值模拟

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