论文部分内容阅读
近年随着水运蓬勃发展,原建单线船闸过闸能力已达饱和,多采用扩建的方式兴建共用引航道的多线船闸。双线船闸共用下引航道同时同步泄水时,由于水体波动的叠加,会造成水位变幅是单线船闸泄水时的两倍,产生的动水作用力更不利于引航道内船舶的通行与停靠,问题更为突出。学者们对单线船闸的具体工程进行了一系列研究,基本掌握了船闸泄水时,引航道内水流运动机理及规律,但针对双线船闸共用引航道水流条件的优化措施研究并不多。本文依托白石窑水利枢纽,通过二维数值模拟,研究双线船闸共用下引航道时下引航道内水流条件错峰运行的优化措施。首先对引航道内水流运动原理进行了分析,在充分了解水力特性的影响因素基础上,制定了三个优化措施:(1)、双线船闸错时泄水;(2)、改变阀门开启时间;(3)、双线船闸错距布置。研究并分析三者与下引航道内水位变幅、最大流速之间的关系。研究成果如下:1、利用实测数据与计算结果进行验证比较,证明本文所建立的二维数学模型是可行的,可以准确模拟船闸泄水时下引航道内的水流运动。2、双线船闸错时泄水。利用水流波动原理,双线船闸错时泄水可避免波峰叠加,从而减小瞬时最大流量,对最大水位变幅及最大流速都有优化作用。本文计算分析了相对错时因子T_r为0.1~1.4时,各工况引航道内的水流条件。得出T_r<0.6时,水位变幅及最大流速都随着双线船闸错开泄水时间的增大而减小。T_r>0.6后,水位变幅及最大流速都随着双线船闸错开泄水时间的增大有变大的趋势。由此可知,最优错开泄水时间为0.6左右。3、改变阀门开启时间。随着阀门开启时间增加,泄水瞬时最大流量减小。本文对比分析了阀门开启时间为2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min的水流条件,得到水位变幅与最大流速与阀门开启时间成线性反向关系。但阀门开启时间过长,会影响船闸通行能力,阀门开启时间不宜超过8min。4、双线船闸错距布置。错距优化与错时运行原理相同,对下闸首错开不同距离的工程措施进行了研究后发现双线船闸下闸首错距对闸首附近区域水流条件影响较大,对距离下闸首较远的区域影响不大。当Dr<160m时,下闸首附近区域水位变幅及最大流速都随着双线船闸下闸首错开距离增大而减小,Dr>160m后,水位和流速都有随着错距增大而增大的趋势。三种措施对双线船闸共用引航道的水流条件都具有优化作用,可用于白石窑枢纽双线船闸的优化管理,也为其他工程的改造和优化提供了参考依据。