中低水頭船閘側(cè)墻長廊道輸水系統(tǒng)布置型式及消能效果研究.pdf

1、側(cè)墻長廊道輸水系統(tǒng)是一種適合于中低水頭船閘的簡單式分散輸水系統(tǒng),該型式將輸水廊道布置在閘室墻內(nèi),采用單排或多排側(cè)向支孔,將水流輸送到閘室。由于該輸水系統(tǒng)型式設(shè)計(jì)簡單,基礎(chǔ)開挖深度不大,造價(jià)較低,而且與集中輸水相比,閘室停泊條件較好,可以不設(shè)鎮(zhèn)靜段,在美國田納西等流域開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。在我國,由于以前建設(shè)的船閘起始水深較小,船舶尺度、噸位也較小,側(cè)向支孔出流帶來的紊動對停泊條件影響較大,因此應(yīng)用較少。隨著近年來我國水運(yùn)事業(yè)的飛速發(fā)展,船

2、閘的建設(shè)規(guī)模和船舶尺度均發(fā)生了很大變化,給側(cè)墻長廊道輸水系統(tǒng)型式的應(yīng)用創(chuàng)造了條件,目前已被國內(nèi)多座船閘采用。
　　 但是,由于該輸水系統(tǒng)型式?jīng)]有考慮水流慣性影響,在灌泄水初期,閘室內(nèi)將產(chǎn)生一定的縱向水面坡降,同時(shí)因閘墻上側(cè)向支孔的出流強(qiáng)度較大,水流能量較為集中,導(dǎo)致船舶受到較大的橫向力,不利于船舶安全停泊。尤其在閘室兩側(cè)閥門不同步開啟或單邊閥門開啟時(shí),橫向水流出流的不均勻?qū)﹂l室停泊影響更大。因此多年來,國內(nèi)外眾多設(shè)計(jì)中,對出水支

3、孔的出流型式、出口消能工的布置以及消能效果等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了眾多優(yōu)化設(shè)計(jì),但是受研究手段的影響,對此技術(shù)進(jìn)行的專向的模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬研究較少,特別是在我國針對門檻水深相對較小的船閘的研究更為罕見。
　　 本文擬通過對側(cè)墻長廊道輸水系統(tǒng)的模擬研究,重點(diǎn)探索不同出水孔孔徑、消能檻的間距、檻高等情況下,出流的消能、擴(kuò)散效果,進(jìn)而分析消能機(jī)理,尋找其規(guī)律。同時(shí),為該輸水系統(tǒng)型式的推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
　　 本文通過采用物理模型和

4、三維數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方法,用Fluent軟件對不同布置情況時(shí)閘室內(nèi)的水力特性進(jìn)行模擬計(jì)算,用已經(jīng)完成的物理模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)模計(jì)算結(jié)果的正確性,驗(yàn)證結(jié)果表明,兩者計(jì)算結(jié)果較吻合,可對該模型進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算。通過數(shù)模的計(jì)算得出結(jié)論:出水孔孔口截面積的大小、消能檻的布置位置均對閘室內(nèi)的水流流場影響顯著,從物理模型試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果都表明:消能檻的高度宜選擇約0.5倍出水孔高度,消能檻的位置宜選擇在離出水孔口約3倍出水孔高度的距離,出水孔的