双线船闸引航道水力特性数值模拟 Numerical simulation of hydraulic characteristics of a double-line locks approach channel.pdfVIP

第4期 水利水运工程学报 No．4 ANDENGINEERING Aug．2013 2013年8月HYDRO-SCIENCE 双线船闸引航道水力特性数值模拟 周作茂1，陈野鹰2，杨忠超2 (1．湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙410008；2．重庆交通大学，重庆400074) 摘要：长沙综合枢纽双线船闸共用引航道，船闸引用流量大，在灌、泄水时引航道内形成非恒定流，水流十分复 杂．为确保引航道内船舶航行和停泊安全，采用三维数学模型对船闸最不利运行工况下引航道内复杂非恒定流 进行了深人研究，分析了复杂水流形成机理、发展和传播过程，获得了不利工况下的波高、波速、比降和系缆力等 水力要素，提出并研究了双线船闸错峰运行和增加船闸旁侧泄水等改善措施，有效改善了引航道内水流条件．研 究成果已应用于依托工程中，船闸试运行表明研究提出的改善措施十分有效，该成果可供类似工程参考借鉴． 关键词：船闸；引航道；非恒定流；水力特性；数值模拟 中图分类号：U641．3+2 文献标志码：A 船闸灌(泄)水时引航道内非恒定流态水流十分复杂，尤其是并列双线船闸共用引航道时，不同运行方 式会在引航道内产生复杂水流以及水位波动等问题，对船舶航行和停泊安全影响较大．周华兴等¨o对船闸 灌泄水引航道内波幅与比降进行了理论研究；孙尔雨等怛山。采用物理模型研究了葛洲坝和三峡工程引航道 内不稳定流对通航条件的影响；黄国兵等一‘9o采用一维或二维数学模型研究引航道内的水力特性． 长沙综合枢纽双线船闸共用引航道，船闸引用流量大，在灌、泄水时引航道内形成非恒定流，水流十分复 杂，船舶航行、停泊安全隐患突出．本文采用三维数学模型对船闸最不利运行工况下引航道内复杂非恒定流 进行了深入研究，分析复杂水流形成机理、产生及发展过程，提出改善措施，以确保引航道船舶航行、停泊安 全及船闸的正常运行． 1 工程概况 长沙综合枢纽是湘江规划的下游最后一级枢纽工程，是 一座综合利用水资源、改善航运、兼有发电等多功能的综合性 枢纽工程．船闸位于左汉左岸河边，船闸有效尺度(长×宽× mx34．0111x4．5 门槛水深)为280．0 m，为单级双线并列布 置，上下游均共用引航道，引航道总宽度按规范¨圳计算均为 ? 如 146．0 m，总长910m．输水系统采用闸墙长廊道短支孔方案， 吕 ≤ 000 删 设计输水时间8min；通航1顶2x2t级船队或1顶4× 瑗 1 000 t级船队．船闸水位组合为：(1)上游正常挡水位 29．7 m，下游最低通航水位21．9m(近期)，水位差7．8m， 时间／s 最大灌、泄流量300m3／s；(2)上游正常挡水位29．7m，下游 (b)泄水 最低通航水位20．4m(远期)，水位差9．3m，最大灌、泄流量 图1船闸灌、泄水水力特性曲线 characteristicscurvesofthelock 339 Fig．1Hydraulic na3／s．水力特性见图1．