船閘閘室明溝消能工布置及消能機理研究.pdf

1、船閘是世界上最為古老，也是目前我國應(yīng)用最為廣泛的過船建筑物，其輸水系統(tǒng)是船閘完成閘室充泄水以實現(xiàn)其過船功能的關(guān)鍵部分。在灌、泄水過程中，閘室內(nèi)形成復(fù)雜水流形態(tài)，閘室水力學(xué)條件是決定船舶過閘安全性的關(guān)鍵因素。一方面輸水系統(tǒng)設(shè)計需要滿足輸水時間的要求，以確保船閘的營運效率及通過能力;另一方面在船閘輸水過程中，隨著閘室充水過程水面上升或泄水過程中水面下降，停泊在閘室內(nèi)的船舶受到非恒定水流形成的水面坡降力、水流運動的流速力以及各種局部流態(tài)(如局

2、部水流的不規(guī)則紊動、漩渦等)產(chǎn)生的局部力等多種作用力，當這些作用力過大時將影響船舶的靠泊安全，可能導(dǎo)致固定于閘室內(nèi)船舶的纜繩斷裂或船舶搖擺幅度過大而發(fā)生碰撞、傾覆等不利于船舶停泊安全的問題。因此，在閘室內(nèi)設(shè)置消能工是改善閘室內(nèi)水流條件的重要措施，船閘輸水過程中進入閘室的水流經(jīng)過消能工充分擴散到閘室內(nèi)，達到較好的消能效果，避免了局部不良流態(tài)，確保閘室內(nèi)水流平穩(wěn)上升或下降，從而滿足船舶在閘室內(nèi)安全停泊的條件。
　　 本文以貴港二線船

3、閘為背景，通過建立局部物理模型、數(shù)學(xué)模型對單明溝和多明溝消能效果進行了分析比較，并分析了明溝消能工的消能機理。貴港二線船閘尺度為280×34×5.6m(有效長度×有效寬度×檻上水深)，輸水系統(tǒng)采用側(cè)墻廊道支孔輸水，該輸水系統(tǒng)屬于簡單式分散輸水。該輸水系統(tǒng)適用于中低水頭，且起始水深較深的船閘。該輸水系統(tǒng)在美國得到了大量的應(yīng)用如惠勒沃克斯、瓦里爾船閘等船閘，國內(nèi)如貴港一線等船閘也采用該輸水型式，且運作良好。
　　 本研究結(jié)果表明:船

4、閘閘室內(nèi)流場分布的相同點是:三種明溝消能閘室流速場隨水位增高流場絕對值亦增大，閘室內(nèi)不同水位高程的流場分布均較均勻、且不受閥門單雙邊開啟方式而變化的規(guī)律是一致的。其不同點是:水流在上升過程中，單明溝在閥門開度n=0.3底部剖面，部分流速方向指向靠閘墻側(cè)，其余測點流速方向指向閘室中間;到n=0.8中部剖面，幾乎所有測點流速方向指向閘室中間;且在同一斷面的流速出現(xiàn)極大、小值，流速波動較大，分布極不均勻，說明閘室局部有出現(xiàn)不規(guī)則的水面紊動;而

5、三明溝布置，有部分測點流速方向仍指向閘墻側(cè)，其余測點的流速方向均勻指向閘室中間。在充水的任一時段，未出現(xiàn)流速大的波動，分布均勻，說明其水面平穩(wěn)，紊動小。雙明溝布置的流速波動及均勻情況介于兩者之間。從各剖面流場的均勻程度上看，雙明溝較單明溝均勻，三明溝較雙明溝更均勻些。
　　 單明溝、雙明溝和三明溝型式的剩余比能、動能及水面波動特征值均與閘室流速場的規(guī)律一致。即三明溝型式各項指標最優(yōu)，雙明溝次之，單明溝稍差。
　　 明溝型