长洲水利枢纽四线船闸引航道通航水流条件数值模拟

２ ０ １ ４ 年２ 月
李
焱， 等
长洲水利枢纽四线船闸引航道通航水流条件数值模拟
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２ 船 闸运行方式及计算条件
２ ． １ 运行 方式
长 洲枢 纽正 常蓄 水位 ２ ０ ． ６ ｍ。１ 、 ２线
船闸上游设计最低通航水位为 １ ８ ． ６ ｍ， 下 游设计最低通航水位为 ５ ． ０ ５ ｍ， １ 线船 闸 采 用闸墙长廊道经 闸室 中部横支廊道分
中图分类号 ： Ｔ Ｖ １ ４ ３ ； ０ ２ ４ ２ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ４ ４ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ６ ６ — ０ ７
船闸充泄水在上 、 下游引航道 内产生非恒定流 ， 由此引起的引航道和口门区流速和流态 的变化 ， 将直接 影响船舶进出引航道和船闸的安全 ； 产生的涌浪会减小引航道的有效水深 ；对人字闸门产生的反向惯性水 头， 将影响闸门的启闭及其安全 ， 为此国内外均进行 了较多的研究 。 国内 自 １ ９ ８ ２ 年葛洲坝三江航道因船闸泄 水导致船舶擦底事故后 ， 有关部门开展了相应的观测和研究 ， 此后结合三峡船闸、 江苏泗 阳船闸、 广西桂平船 闸等工程进行 了较多的研究工作＿ １ 圳。 长洲水利枢纽 四线船闸并列布置 ， 各线船 闸运行水头和方式多样 ， 相互问的影响尤为复杂 。 通过数学模 型， 计算分析了四线船闸各种可能的运行条件下 ， 引航道和 口门区的通航水流条件的变化 ， 指出了四线船 闸 运行存在的问题 ， 得到了现行条件下不 同水位组合 的安全运行方式 ， 为进一步对船闸运行方案的优化提供 了 参考。
学模型 ， 对 四线船闸充泄水 时的上 、 下游 引航 道和 口门区通航水 流条 件进行 了计算 分析 。 结果 表 明 ： 弓 ｌ 航道 内纵 向流速 、 口门区横 流以及船 闸闸前 的惯性水头超标是影 响船 闸安全运行 的主要 因素 ； 上游 ３ 、 ４ 线船 闸充水 ， 对 １ 、 ２ 线船 闸的影 响不大 ， 但 下游 ３ 、 ４线船 闸泄水 ， 对 １ 、 ２线船 闸的影 响较大 ； １ 、 ２线船 闸
第３ ５ 卷第 １ 期 ２ ０ １ ４年 ２ 月
水
道 港 口
Ｖ０ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． １
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｙ ａ ｎ ｄ Ｈａｒ ｂ ｏ ｒ
Ｆ ｅ ｂ ．２ ０ １ ４
长 洲 水 利 枢 纽 四 线 船 闸 弓 Ｉ 航 道 通 航 水 流 条 件 数 值 模 拟
１ 工 程概 况
长 洲水 利枢 纽位 于广 西浔 江干 流 ， 以发 电为主 ， 兼有航 运 、 灌溉 和养殖 等综 合利 用效 益 。 已建 １ 、 ２线 船 闸 平 行 布 置在 右岸 。 １ 线 船 闸 为 Ⅱ级 ， 设 计通 航 ２ ０ ０ ０ ｔ 级船 队 ， 闸室 有效 尺 度为 ２ ０ ０ ｅ ｒ ｘ ３ ４ ｍｘ ４ ． ５ ｍ（ 长× 宽× 门 槛水 深 ， 下同） ； ２线 船 闸为 Ⅲ级 ， 设计 通航 １ ０ ０ ０ ｔ 级船 队 ， 闸室有 效 尺度 为 １ ８ ５ ｍｘ ２ ３ ｍｘ ３ ． ５ ｍ。 两 线船 闸于
充泄水对 ３ 、 ４线船 闸影响不大 ；多数正 常运行工况下 ， ３ 、 ４线船 闸不能 同时充泄水 ，在上游正常蓄水位 ２ ０ ． ６ ｍ、 下游设计最低通航水 位 ３ ． ３ ２ ｍ条件下 ， ３ 、 ４线船 闸需采用相互输水方式运行 。 关键词 ： 船 闸； 引航道 ； 口门区 ； 通航水流条件 ； 长洲水利枢纽
李 焱 ， 汤小 霞
（ １ ． 交通 运输 部天 津水运 工程 科 学研 究所 工程 泥 沙交通 行业 重 点实验 室 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ６ ；
２ ． 中交武汉港湾工程设计研究院有 限公 司， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ １ ）
摘 要： 长洲水利枢纽 ３ 、 ４线船 闸拟并列建于现有 １ 、 ２线船闸右侧 ， 并共用引航 道。 采用平 面二维水流数
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ — １ ４ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ０ ３
作者简介 ： 李焱 Fra Baidu bibliotek １ ９ ７ ２ 一 ） ， 男， 江西省萍乡人 ， 副研究员 ， 主要从事港 口与航道工程研究 。
Ｂ ｉ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ： Ｌ Ｉ Ｙ ａ ｎ （ １ ９ ７ ２ － ） ， ｒ ｎ ａ ｌ ｅ ， ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｆ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ 。
２ ０ ０ ７ 年５ 月实现双线通航 ， 但 目前已不能满足运量要求 ， 因此拟在现有二线船闸右侧再新建 ３ 线和 ４ 线船 闸， 设计最大通航船舶为 ３ ０ ０ ０ ｔ 级， 闸室有效尺度均为 ３ ４ ０ ｍ ｘ ３ ４ ｍ ｘ ５ ． ８ ｍ， 四线船闸的平 面布置见 图 ｌ ， 其 中２ 线与 ３ 线船 闸中心线 间距为 １ ３ ５ １ Ｔ Ｉ 。 １ 、 ２ 线船闸共用上 、 下游引航道 ， 上引航道左侧隔流堤长约 ５ ７ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ， 底宽 １ ２ ９ ． ６ Ｉ ｎ ， 底高程＋ ８ ． ０ ｍ； 下游引 航道 直线 段长 约 ５ ８ ０ ｍ， 总底 宽 １ ２ ９ ． ６ ｍ， 其中 １ 线船 闸底 宽 ７ ７ ． ６ ｉ ｎ ， 底 高程 为 ０ ． ０ ５ ｌ Ｉ ｌ ， ２线船 闸底 宽 ５ ２ １ ３ ３ ， 底 高程为 １ ． ０ ５ ｍ， 两高程采用 １ ： ２ 坡度连接。 ３ 、 ４ 线船闸共用引航道 ， 两闸轴线间距 ５ ７ １ Ｔ Ｉ ， 上引航道底高程 为 １ ２ ． ８ ｍ， 下引 航道底 高程 为一 ４ ． ４ １ Ｔ Ｉ ， 底 宽均 为 １ ５ ３ １ ３ ３ ， 直线段 长度 均约 ５ ７ ０ ｎ ｌ 。