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贵港二线船闸输水系统水力特性原型观测

罗慧婧 严秀俊 李中华

罗慧婧,严秀俊,李中华. 贵港二线船闸输水系统水力特性原型观测[J]. 水利水运工程学报,2022(4):55-61. doi:  10.12170/20220107001
引用本文: 罗慧婧,严秀俊,李中华. 贵港二线船闸输水系统水力特性原型观测[J]. 水利水运工程学报,2022(4):55-61. doi:  10.12170/20220107001
(LUO Huijing, YAN Xiujun, LI Zhonghua. Prototype observation of hydraulic characteristics of filling and emptying system of Guigang Second Line Ship Lock[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(4): 55-61. (in Chinese)) doi:  10.12170/20220107001
Citation: (LUO Huijing, YAN Xiujun, LI Zhonghua. Prototype observation of hydraulic characteristics of filling and emptying system of Guigang Second Line Ship Lock[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(4): 55-61. (in Chinese)) doi:  10.12170/20220107001

贵港二线船闸输水系统水力特性原型观测

doi: 10.12170/20220107001
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0402006/04)
详细信息
    作者简介:

    罗慧婧(1997—),女,江西景德镇人,硕士研究生,主要从事通航水力学研究。E-mail:897626685@qq.com

  • 中图分类号: U641.7+2

Prototype observation of hydraulic characteristics of filling and emptying system of Guigang Second Line Ship Lock

  • 摘要: 贵港二线船闸是西江航运干线中的重要通航枢纽,采用简单的闸墙廊道侧支孔出水及双明沟消能的分散输水系统布置型式。为验证输水系统布置及闸阀门运行方式是否合理,对船闸输水系统进行了水力特性原型观测试验。观测结果表明:闸室水力特性及船舶停泊条件基本满足规范及设计要求,船闸进出水口及闸室内流态较好;在当前船闸水头及推荐的阀门运行方式下,输水末期闸室内的超高、降超出了规范要求,改善闸阀门运行方式后,有效降低了惯性水头;船闸原型与模型间流量系数存在偏差,偏差值不超过6%;双线船闸在不同工作时序下运行,相互影响不大。
  • 图  1  输水系统布置(单位:长度,mm;高程,m)

    Figure  1.  Layout of filling and emptying system (unit: length in mm; elevation in m)

    图  2  充水水力特性曲线

    Figure  2.  Hydraulic characteristic curve of water filling

    图  3  泄水水力特性曲线

    Figure  3.  Hydraulic characteristic curve of water discharging

    图  4  充水工况下船舶停泊条件

    Figure  4.  Ship berthing conditions under water filling condition

    图  5  一、二线船闸先后充水时上游引航道水位波动

    Figure  5.  Fluctuation of water level in the upstream approach channel when the first and second line ship locks are filled successively

    图  6  一、二线船闸先后泄水时下游引航道水位波动

    Figure  6.  Water level fluctuation of downstream approach channel when the first and second line ship locks discharge successively

    表  1  输水系统各部位特征尺寸

    Table  1.   Characteristic dimensions of various parts of filling and emptying system

    部位布 置 方 式总面积/m2与阀门段廊道面积之比
    上游进水口 进水口采用引航墙垂直多支孔布置,两侧各6个支孔,
    支孔最低淹没水深为6.8 m
    2×6×4.5×6.0=324.00 6.00
    充水阀门段主廊道 阀门处廊道顶高程为22.50 m,最小淹没水深6.1 m,
    阀门后廊道顶部向上突扩至23.0 m
    2×4.5×6.0=54.00 1.000
    闸墙主廊道 廊道沿两侧闸墙底部各设置支孔24个,支孔间距为8.5 m,
    出水段总长占闸室有效长度的70%
    2×5.0×6.0=60.00 1.210
    出水支孔 支孔沿水流方向分3区段布置,各区段设8支孔,支孔尺寸
    分别为:1.0 m×1.3 m、0.9 m×1.3 m、0.8 m×1.3 m
    2×8×(1.0+0.9+0.8) ×
    1.3=56.16
    1.135
    消能明沟 出水支孔外连续设置两道深2.4 m的消能明沟,
    第一道明沟宽3.0 m,第二道宽3.5 m
    / /
    泄水阀门段主廊道 输水廊道跌落后顶高程为20.3 m,最小淹没水深8.7 m,
    泄水廊道在阀门后水平转弯与下闸首出水口消能室相连接
    2×4.5×6.0=54.00 1.000
    下游出水口 出水口采用顶面和正面联合出水,出水口外设消力池 2×(4.5+4.5)×6.0=108.00 2.180
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    表  2  输水水力特性

    Table  2.   Hydraulic characteristics of filling and emptying system

    序号输水方式工作水头/m阀门运行方式tv/minT/minQmax/
    (m3·s−1)
    vumax/
    (m·min−1)
    vuave/
    (m·min−1)
    h/m
    1双边充水11.51静水关阀79.673501.971.190.33
    2双边充水11.51动水关阀710.313501.971.120.10
    3双边泄水11.51静水关阀710.333501.971.110.32
    4双边泄水11.64动水关阀79.553902.201.220.15
    5单边充水11.63动水关阀715.392501.410.760.09
    6单边泄水11.64动水关阀716.712451.380.700.16
      注:tv为阀门开启时间;T为输水时间;Qmax为输水最大流量;vumax为闸室水面最大上升(下降)速度;vuave为闸室水面平均上升(下降)速度;h为惯性超高/降。
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    表  3  阻力系数及流量系数统计

    Table  3.   Statistics of resistance coefficient and discharge coefficient

    输水状态阀门开启方式模型试验值 原型观测值
    阻力系数流量系数 阻力系数流量系数
    充水 双边开启 1.422 0.839 1.298 0.846
    单边开启 1.327 0.862 1.118 0.906
    泄水 双边开启 1.825 0.740 1.719 0.741
    单边开启 1.687 0.770 1.466 0.799
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    表  4  上、下游引航道水位波动

    Table  4.   Fluctuation of water level in upstream and downstream approach channels

    运行方式一线船闸波幅/m二线船闸波幅/m
    上升下降上升下降
    一线船闸单充 0.26 0.25 0.18 0.13
    二线船闸单充 0.15 0.30 0.22 0.29
    一、二线船闸先后充 0.27 0.29 0.26 0.34
    一线船闸单泄 0.32 0.12 0.11 0.05
    二线船闸单泄 0.15 0.06 0.25 0.23
    一、二线船闸先后泄 0.38 0.22 0.22 0.26
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-07
  • 网络出版日期:  2022-07-02
  • 刊出日期:  2022-08-23

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