S形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区通航水流条件研究

２０１６年１２月　水运工程　Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｃ．２０１６　第１２期　总第５２３期　Ｎｏ．１２　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．５２３　Ｓ形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区　通航水流条件研究米　程璐　，赵建钧　，辜晋德　（１．南京水利科学研究院，水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，　通航建筑物建设技术交通行业重点实验室，江苏南京２１００２９；２．河海大学，江苏南京２１００９８）　摘要：以老口枢组为例，分析Ｓ形弯曲河段上低水头闸坝枢纽引航道上、下游口门区水流特点，通过整体物理模型试验　及自航船模验证试验，提出改善水流条件的具体措施。研究结果表明：通过修改上下引航道隔墙形式、局部地形开挖、岸　坡回填、增设潜丁坝，以及调整凸岸岸线等措施，调整了引航道中心线位置并缩小引航道中心线与河道主流流向交角，减　弱及消除了上下游引航道及口门区存在的回流、挑流及隔墙堤头的绕流等不利流态，有效改善了老口枢纽的通航水流条件，　为Ｓ形弯曲河段低水头闸坝枢纽设计提供参考　关键词：老口枢纽；Ｓ形弯曲河段；引航道；通航条件；整流措施　中图分类号：ｕ　６１；Ｕ　６４１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２．４９７２（２０１６）１２．０１０６．０７　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｔ　ｅｎｔｒａｎｃｅ　ｏｆ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｆ　ｌｏｗ－ｈｅａｄ　ｈｙｄｒｏ－ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓ—ｓｈａｐｅｄ　ｃｕｒｖｅｄ　ｒｉｖｅｒ　ＣＨＥＮＧ　Ｌｕ　一，ＺＨＡＯ　Ｊｉａｎ－ｊｕｎ　，ＧＵ　Ｊｉｎ．ｄｅ　（１．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ—Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｙｒ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐｏ￣，ＰＲＣ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００２９，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈｏｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　Ｌａｏｋｏｕ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｗｅ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ＆ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｅｎｔｒａｎｃｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｎ　Ｓ－ｓｈａｐｅｄ　ｃｕｒｖｅｄ　ｒｉｖｅｒ　ｂｙ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　Ｌａｏｋｏｕ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｌｆ－ｐｒｏｐｅｌｌｅｄ　ｓｈｉｐ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ　ｗｉｔｈ　ｂｏｔｈ　ｓｃａｌｅｓ　１：１００　ａｒｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｃｈｏｏｓｅ　ｓｏｍｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｎｅａｒ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｃｈａｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｃｈａｎｎｅ１．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ｓｏｍｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ　ｗａｌｌｓ　ｗｉｔｈ　ｈｏｌｌｏｗ　ｂａｓｅ，ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ｐｉｅｒ，ｓｌｏｐｅ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｂａｃｋ　ｓｌｏｐｅ，ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ　ｄｉｋｅ　ａｎｄ　ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｂａｎｋ　ｌｉｎｅ，ａｒｅ　ａｌｌ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ａｎｄ　ｇｅｔ　ｇｒｅａｔ　ｅｆｆｅｃｔ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌａｏｋｏｕ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ；Ｓ－ｓｈａｐｅｄ　ｃｕｒｖｅｄ　ｒｉｖｅｒ；ａｐｐｒｏａｃｈ　ｃｈａｎｎｅｌ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅ　老口枢纽位于左、右江汇合口下游的反Ｓ形　河段上，通航建筑物布置在河道左岸，上游引航　道口门区处于反Ｓ形河段上弯道１８０。转向顶点下　游凹岸，下游引航道口门区处于反Ｓ形河段下弯　道顶点附近凸岸（图１）。枢纽布置从左到右依次　为：左岸接头土坝、船闸、门库坝段、泄水闸　收稿日期：２０１６—０９．１９　基金项目：国家重点研发计划（２０１６ＹＦＣ０４０２００４，２０１６ＹＦＣ０４０１７ｏ４，２０１６ＹＦＣ０４０１９０６）　作者简介：程璐（１９８１一），女，硕士，高级工程师，从事通航水力学研究。　第ｌ！期　程璐．等：ｓ形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区通航水流条件研究　坝、【Ｕ站Ｊ‘　、　岸接头混凝土匝力坝，船闸通　航标准　２Ｘ　ｌ　０００吨级顶推船队。　游最高通航　水化７９．７３　Ｉ１１（１０　ａ一遇洪水，Ｑ＝ｌ３　９００　ｎ１　／ｓ），　环流、螺旋流、斜向流，导致航行船舶（队）产：，ｌｉ　横漂和扭转，严电时会出现失控，严重威胁船内ｆ】　通航安全、间时，老【ｌ＿Ｉ枢纽为低水　闸坝　结构．　最低通航水化７２．Ｏ０　１３＇１（水库最低运行水位，Ｑ＝　６　３００　ｌｌ１　／ｓ）；Ｆ游最高通航水位７９．４３　ｍ（１０　ａ一　泄水闸泄流存在大泄　、高淹没度、低　ｒ数下ｆｆＩｊ　能效率较低的问题，怄纽布置和闸下消能等方而　的问题较为突　。以老口枢纽为例，分析典删　遄洪水，Ｑ＝１　３　９００　ｍ　／ｓ），最低通航水位６１．０６　ｍ　（Ｑ＝２４３　ｍ　／ｓ）ｌＩｌｌ　弯曲河段中枢纽通航建筑物口门　水流特　，研　受ｌ　、卜游弯曲河段的影响，　门区及连接　究改善口门Ⅸ水流条件的整流措施．对下航运安　全技术的提高具有最要意义　段通航水流条什较为复杂．存在比较严重的横向　图ｌ　老口枢纽原布置方案　１引航道口门区水流条件标准　２研究方法及模型设计　《舟什ｆ１｝ＩＪ没汁规范》编制过程巾，对船舶的通　航条件进行Ｊ　较令面的研究，进行＿，实船、船模　及船模动念校核等项试验，得到了船舶（队）进出　门Ｉ、ＪＩ１’ｆ安　的水，Ｊ条件，并南试验得到顶推船队　小『州航述时卡Ｈ心的允许横向流速限值，同时要求　船队　／ｆ　均　Ｊ的横流航　，当发　偏转运动时，船　通常采用物理模型试验方法研究复杂条什卜　通航枢纽引航道及ＬＩ门区通航水流条件及改善措　施。本文将比　为ｌ：１００的枢纽整体水力学物理模　型试验和遥控自航船模试验相结合，　点研究枢　纽口门区和连接段的通航水流条件和船模航行条　件等，提　改善水流条件的综合整流措施以及楸　纽整体优化布置方案　２．１整体物理模型　模型采用，ｒ卡｝｛似准则没计．在最小通航流　２４３　ｉｎ　／ｓ下，原型河道水深约３　ｌｑ１．断面平均流速　队舵的转动力　大于横向流速对船体的转动力矩　这些试验成果为制定船闸设计规范提供了依据Ｉ　。　Ｊ１－Ｉ　３（）５—２００ｌ《船闸总体没汁规范》规定，引　航道『ｌ１¨【ｘｌ水　最大流速限值，埘ｌ～４级船闸．　１，、≤２　Ｉｌｌ／＇．４，、，、≤０．３　ｍ／ｓ，　≤０．４　１／１／Ｓ；对５～７级　约０．６０　１］１ｉＳ，考虑模型雷诺数相似的要求，将模　型设计为几何比　ｌ：ｌ（）０的正态模型　、同时　虑到　自ＪＬＩ刊，　、≤１．５　ｎｉ／ｓ，ｖ　≤０．２５　ｍ／ｓ，ｖ＿¨Ｉ≤０．４　ｎｌ／ｓ　我Ｉ叫　２０　纪７０年代开始研究使用遥控自　航船模，　Ｊｔ：发成用船模操纵模拟器等新技术，　模型上下游边界对通航试验水流条什的影响．模　型上游进口没置在＿』　弯道上游约１　ｋｍ，下游ｆ１Ｉｆ１　设置在下弯道下游约１　ｋｍ，模型总长约丰Ｈ　Ｌ，于　型７　ｋｍ。　将研究船闸ｆ　Ｊｌ航道口ｆ１区的斜流效应及将减小横　流的措施提高到新水平Ｉ　同时，提ｍ了相应的　规定，　船舶（队）航行漂角　≤１０。，船舶航行操　舵角　≤２０。等　通常山Ｉ？（　河道糙率在０．０３０～０．０３５。相应　要求模型糙率在０．０１４～０．Ｏ１６，模型表面采川水　泥沙浆抹丽基本可以满足糙率ｌ卡Ｈ似要求　、枢纽建　筑物部分采用有机　料板制作，其巾泄水闸、引　航道精确模拟，电站厂房模拟进ｊ｝Ｊ口体型，船闸　模型的闸率符合儿何卡Ｈ似　．　２．２整体物理模型验证　为确保模型能够准确复演大然河道流态，进　行ｒ模型水面线牢定。原型实测及模型测得枯水　流量（３００　Ｉｌｌ　／ｓ）坝址河段水面线见图２．．验证结果　表明，模型水位与原　实测基本一致。最大偏差　小于０．０６　１１１，存较枯流鲢下．模型河道基本能够　复演坝址河段天然水流特性，　洲　一　图２坝址河段枯水水面线（Ｏ＝３００　ｉｌ＇ｌ　／ｓ）验证　２００８年８月和２００８年９月分别实测ｌｒ两次洪水　老口枢纽坝址河段水面线．．实测流量１０　９００　ｎ　／ｓ　与模型施放流量ｌ】８００　ｍ　／ｓ比较接近，分析原型　和模型各水　与坝址水尺之间水位差列于表ｌ，模　型与原型各水尺与坝址水尺之间水位差偏差小于　０．１　Ｉ１］，模　水面线与原型水面线符合性较好　表１　模型与实测坝址河段７Ｋ面线比对　』　水位　偏　第／Ⅲ　７８．Ｏ２　７７　０９　０　１０　（）．（）８　０　０２　７７．９５　７７　Ｏ５　Ｏ　３０　０，０４　（）Ｏ１　７７．９２　７７　０】　０　０Ｏ　０．００　Ｏ　００　７７　９ｌ　７６　７０　０．（）１　０．Ｏｌ　（）００　７７　７８　７６　９４　Ｏ　ｌ４　０．０７　０．０７　７７　７５　７６　９３　（）ｌ　７　（）．（）８　０　０９　２．３船模设计与制作　ｒ１航船模按重力相似准则没汁，　比尺　水＿ｆ　模　型一致为１：１Ｏ０　船闸通过船舶吨级为２Ｘ　１　０００　ｔ．　设汁代表驳船船队组合为２驳１顶，　队　度为１６０．０　ＩｌｌＸ　ｌ０．８　ｒｅｘ２．０　ｍ（Ｋｘ＇ＳＺ×吃水）．，　』支　１　０００　ｌ闩航＿Ｉｊ｝｝舶，』　度：为６７．５…Ｘ　１０．８…×２．０　ｍ　（ＫＸ宽×吃水）　昭模除满足　ｊ　船的Ｊ　娈、线　儿　何＿卡｝ｊ似外，船模与实船的排水ｈｔ也，ｆＨ＇ｆＫ，【！』Ｊ　Ａ．．＝Ａ　７．　昭模制作主嘤根据船舟ｎ的线Ｊｒ，４　、桨叶【欠１、　舵叶　按儿何比咫缩　加ｆ　，制作的技术　求依　据Ｊ¨／Ｔ　２３２—１９９８￣１人Ｊ河航道Ｌｊ港¨水流、　沙模　拟技术规程》执行　Ｊｊ｛｝卡ｊ！制成　，进ｆ　操纵　半定　试验，进行ｒ』　度效应修　，达到航ｆ　Ｈｆ似　３引航道口门区通航水流条件改善措施　老ｆＪ枢纽引航道ｆ１¨Ｊ　Ｉ≮址指，ＪＩ航道分水建筑　物头部外一定范＂爿『Ｊ、Ｊ的水域．处ｒ河流动水ｔｊ　ｒ』【　航道静水的交　处，是￣］ｈ＇－Ｉｌｌ　Ｊｉｆ：ｔ…ＩＪｊ河道ｒ１…航　河段起纽带作Ｊｆｊ的　域、影响０ｌ航道…、ｊｉｘ　水流条　什的　素有：河道　常过流、楸组　力‘』　、｝ｆ｛Ｉ＝水　Ｉ１｛ＩＪ玎启方式、电站州节水戢变化、　＇．Ｉｌｌ　ｑ　Ｊ充泄水　３．１　原布置力　案引航道ｕ门ｆ　ｘ＝水流特　Ｉ　各级通航流蜒（６　３００　ｌｌ１　／ｓ≤Ｏ≤ｌ　３　９００　Ｉｌｌ　３／ｓ）　卜，枢纽来流受ｆ　游　道影响，　流　小偏向河　道　岸（左岸），　岸一侧流速较小．　电站　游　引水渠存往同流ＩＸ：（　３），　ｊｌ航道１人Ｊ　口¨　ｌ大Ｊ也仔在强度较强　流　ｊｌ航道隔Ｆ－墒堤火　有绕流存　，局部点横　Ｊ流速犬　０．３　ｍ／　．　Ｑ：１１　８００　１１１　／ｓ＿ｒ况＿ｌ卜，最＿人横向流速０．８　Ｉｌｌ／Ｓ　在距Ｖｌ门约６００　ｍ的连接段上，受Ｉ　游弯道水流千¨　局部地形突变的影响，部分测点横向流速＞０．３　ｔ　／ｓ．　纵向流速＞２．０　Ｉｌｌ／Ｓ　图３枢纽敞泄电站上游回流　第ｌ２期　程璐，等：　形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区通航水流暑件研究　楸　卜泄水流　现…／　ｆ｛Ｊ！Ｉ】人、　ｆ！Ｊ！ＩＪ小的分布，　下游　道　窄段，河道水深增＿火【ＩＪ】　，主流也　逐渐『｝ｔ　侧向河道深泓Ｉ　过渡　置　案下枢　７ｌＩＩ＝洪时．下泄水流受卜游　道影响，＿丰流偏向　受Ｆｆ　Ｊｌ航道隔墙挑流ｆ１　ｔｌ及　岸地肜影响，　卜，ｊＩ航道【Ｉ『Ｊ　Ｉ　流态复尔，仃　蚺岸　流、隔墙　挑流…流及　他次生旧流的多种作川ｔ，水流条仆　较　（｝冬｛４）存Ｑ＝６　３００　ｍ　，ｓ　Ｉ　况Ｆ，　下引航　道ｆ　ｌ『】Ｉｘ：附近，主流已川：始阳ｆ　岸深泓　偏移，　…、Ｊ　Ｊ刈；ｆ、ｆ近断面，河道最欠流速０．８５　ＩＩ１／Ｓ芹什　最大通航流世Ｑ＝１３　９００　Ｉｌｌ　／ｓ　Ｉ－．　下，ｕ门区　航道Ｉｆｔ心线　ｆｌＩ！『ｊ纵向流速达到２．５　Ｉｌｌ／Ｓ以ｆ　，中心　线Ｊ　人流速达２．７３　１１１／，＇４，连接段ｆ　遍超过　２．０　ｔ　ｌ／ｓ，船舶Ｌ行进Ｉ１　较为Ｉ小ｌ　图４电站满发　引航遭口门区回流　从流怠Ｌ行，ｓ形弯Ｉｆｌｔ河段造成横向环流，水　流　Ｌ，￣　，，ｒｔ仆ｃｉｌｔｔ　运动，流念不能够技ｆｆ、ｆ州謦，会产ｑ｜岸　坡顶冲现象，弯ｌｍ河段ＩＩ，水流顶冲点常ｍ现在弯　顶Ｊｊ订Ｊ儿ｉ　ｆ！Ｊ！ＩＪ　．随着流量的增人，顺『Ｉ｝ｌ点的位置下　移，　『ｆ、ｆ。ｔ流线阳河道『ｆ１『¨Ｊ移动　，ｊｌ航道通常布置于河道的・侧．Ｌ、卜游引　航道轴线　河槽手流办　仃　一定交角．冈水流　流　ｊ航线不一致造成水流的分流、扩散和旋涡　等／ｆ　良流念，　引航道Ｉ　Ｉ　ｆ　ｊＪ　ｘ＝及连接段产生斜向　水流ｆ¨…流河道的主流　ｊ航道轴线央角越大，　斜　流作¨｛越｝　；红引航道隔流建筑物的术端．　ｆｆ【卜　｛Ｉｌ『道运动的水流　ｊ，』ｌ航道内卡Ｈ对静止的水　流流速不卜ｊｊ、仃　压力梯度，导致两种水流之　卡｝ｊ埘运动，发　水流扩敞脱象，进　产　Ｌ旋转翮　滚的　流Ｉ　ｌ｛｛１河段的　维螺旋流‘ｊ【ｌ¨ｉ　附　近功ＩＩ净水结合部化的水流棚　作川，水流的流速　场和　Ｊ场邢发　叫　变化，水流流动‘ｔ　脱…高　度Ｉ均　４寺一¨　，　Ｈ』、】Ｉ　…现复杂ｆｉ，Ｊ　Ｉ一　Ｉ　ｆｊ｝　ＩＫ　ｆ呵　道水流流述越大．口　的川流强Ｊ曼和Ｉ　…也　越人　…＿Ｉ：琶【＿ｊ楸纽为低水头闸坝型纳构，泄水闸　泄流仃　大泄越、离淹没度、低Ｆ　数ｌＦ淌能效率　较低等『ｈｊ题．当枢纽下１『ｆ｛＝Ｉ流量较大时，×ｌｆ卜游０Ｉ　航道Ｉ　１门【父产ｑ０・定的冲击作』｝Ｊ，＿『Ｊｌ１刷１　Ｉ¨Ｉ　斜　向流的强度此外．下游引航道末端过水断　发　生突扩．也』ＪｌｌＩ，ｉ　Ｊ　口¨Ｉ　的斜向流　３．２　流措施及效　船舶进人Ｊ　游口门区手要受横向水流的作川　日　，改藩横向水流的措施仃：导航Ｊ赴堤　ｊ堤　身Ｊｔ：￣Ｌ；门　外一定距离设　丁坝（或潜ｒ坝）；　存导航堤　方力ｌＩ没一定数谜的潜　：　部地形　挖或｝　坡【ＩＩ】填等　３．２．１底　Ｉ５　ｊＦｆＬ　分水『ｊｆ　墙　为ｒ改辫　ｊＩ航道隔墙堤头存　绕流搜，¨ｊ部　横　流速巡　的情况（Ｉ＿簪１　５），将　ｒｊｌ航道　端　底邴外孔，从Ｌｊ¨　流引部分流最进入　』Ｉ航道　内，然　通过隔墙底部ｆＩＩ水孔从引航道ｌＪ、】沿　向外排…，以减弱堤　绕流的影响，　ｌｆ、Ｊ埘堤　头附近ｆ　坡进仃川填，以乎卅砸水流边　，降低　横向流速　图５引航道隔墙堤头流态　Ｉ　・ｊｌ航道　墙外扩段歼孑Ｌ后．Ｌ¨Ｊ附近的流　态ＩＪＩ】｛Ｉｌ；－改　，水流流态较为平顺（罔６），堤头绕　流明姓减弱，靠近隔墙一侧进入ｆｊｌ航道的流速增　大，引航道内存　刚流，但强瞍较　，能够达到　通航水流条件标准，　畦　导堤　图７　Ｉ－￣ＪＩ航道分水隔墙开子Ｌ方案（单位：ｍ）　３．２．２　没置潜丁坝并结合地形开挖及岸坡刚填　１．：ｉ７Ｉ航道在距口门约６００　１＂１１附近的连接段上．　受弯道水流和局部地形的双重作用，横向水流『Ｆ＿１＝ｊ　圈６隔墙开孔后口门区流态　部达０．６　ｍ／ｓ，纵向水流局部达２．８６　Ｉｎ／ｓ，对船舶　操纵仃不利影响。为了局部改善水流条件，试验尝　试ｒ　ＩＵｌ岸设置顶高程为６８．５　ｉｎ的潜坝，似受到河　铸影响，弯道水流偏向凹岸一侧的现象存较短的距　离ｌ大Ｊ人为改变较为困难，单纯布置１个潜坝埘改藩　研究对比不删开子Ｌ向积和引流流蜒的整流效　果，结果表叫：ｆｎＪ果￡ｊ１人引航道的流艟太小．【Ｊ｛ｌＪ　不能起ｙｉＪ改善流态的作ＨＪ：　果＿』Ｆ孔　积过人．　管堤头绕流现象减弱明　，但是靠近隔墒一侧　进入引航道的流速增火，在　作川下会导致引　通航水流条件的作用有限。冈此，考虑到平　线、消除局部地形突变所引起的水流条件的突变等　航道内的同ｆ，ＩＬｔ￣度，Ｊｆ，ｌ　　ｈＨ　通过模　试验．确定分水　隔墙Ｊｆ：孔离程为６８．５～７０．５　１１１，开孔宽度为８　ｍ　开孑Ｌ布　方案　Ｉ冬１　７　ｌ　豢，埘局部地形进行开挖，并对岸侧突ｍ矶点ｆ　Ｆ游　部进行回填。整流方案布置见　８　图８引航道口门区整流方案布置　陔整流方案试验结果　，连接段水流条件　２．７　ＩＩＩＩＳ以下，横向流速往０．４５　ｔ　１／ｓ以下　、　３．２．３凸毕岸线调整　改善明　，较好地消除＿ｒ连接段上岸边…流　』七　【｝】，局部地形开挖结合岸坡同填对消除连接段　岸边回流作用较明　陔方案　Ｏ＝８　６９０　／ｓ　ｒ　Ｉ　游通航水流条件得到一定的改善后．模型　试验针对下游引航道及口门区连接段仔在的　利　流念，ｔｉ１定相应的整流改善措施．　…＿Ｆ受下游弯道水流影响．凸岸存存较强的　蚺岸…流。回流　缩＿ｒ过流断面，增大ｒ航线ｌ　况下，连接段水流纵向流速　小　２．３　ｎｌ／　以卜．　横向流速仪个刖点火于０．３　ｌｌｌ／ｓ，似小于０．３５　ｎｉｌｓ：　存Ｑ＝ｌ３　９００　１１１　／ｓ　ｒ　况下，连接段水流纵向流速　第１２期　程璐，等：Ｓ形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区通航水流条件研究　纵向流速，且横向流速也较大，因此考虑调整下　游凸岸岸线，减少贴岸回流区的开挖，以减弱贴　岸回流的强度及对口门区水流条件的影响。　凸岸岸线调整方案见图８。试验结果显示，下　游凸岸岸线调整以后，贴岸回流得到了削弱，但　引航道分水隔墙挑流作用引起的口门区回流仍然　存在，需要进一步结合其他形式的整流措施。　３．２．４导流墩　针对口门区存在下引航道隔墙引起的挑流回　流且回流范围较大问题，整流方案在下游凸岸岸　线调整的基础上，在引航道导流堤堤头口门区的　动静水交界面设置导流墩，可以削弱斜向水流的　作用．减小斜向水流的夹角和横向流速分量，同　时由于导流墩的作用还在于可以将大的回流分解　为若干个小的回流。缩小回流的范围、减小回流　的流速、缩短流速见前面位置恢复距离等。　通过模型试验研究对比了不同导流墩的外扩　角度及导流墩中心距离、导流墩的墩头形式、导　流墩个数等，确定整流方案为：将原方案中的连　续导墙改为１０个导流墩；选取的导流墩形式为：　轴线外扩角度８。，导流墩与中心线交角２０。，导流　墩中心距１５　ｍ，同时对导流墩上部进行封堵，形　成潜孔，开孔高度１５　ｍ。在导流墩末端布置２５　ｍ　外扩隔墙，与航道中心线交角为３０。。整流方案总　平面布置见图８，导流墩具体尺寸及结构布置见　图９。　航道‘｝１．Ｃ　线　ｂ　工面　Ｉ　图９下游引航道导流墩布置（单位：ｍ）　该方案各级通航流量下，下游口ｆ－ｊ区及连接　段流态较好，隔墙引起的挑流、回流等不利流态　基本消除。在Ｑ＝８　６９０　ｍ。／ｓ工况下，口门区横向　及纵向流速均能够满足通航要求，最大通航流量　下（Ｑ＝１３　９００　ｍ　／ｓ），口门区纵横向流速能够满足　要求．连接段纵向流速在２．５　ｍ／ｓ以下，横向流速　在０．４５　ｍ／ｓ以下。　试验结果表明。通过导流墩的引流作用，沿　程引入部分水流可以有效削弱口门区回流强度，　甚至消除口门区附近的回流．但如果引入流量过　大．则将导致了口门区纵向流速超标。　４自航船模验证试验　４．１上游引航道口门区　整流措施及枢纽总体布置方案确定以后，进　行了自航船模验证试验。　上游最低通航水位下，船队右舵２０。可以安全　上行通过弯道，最大漂角约一１０。，平均漂角约一６。，　船队在距离口门５００　ｍ以后，船舶受弯道水流影响　较大，在船队上行进入弯道前最大漂角一８．０。～８。，　船舶可以安全上行。船队下行时，在弯道段下行　船舶最大漂角约１２ｏ，最小漂角８ｏ，舵角达到　了２０。，在连接段及口门区，船舶（队）各项操作　指标能够满足要求。　在最大通航流量１３　９００　ｍ　／ｓ下，船舶出口门　区后，由于纵向流速逐渐增大，对岸航速降低，　在口门上游５００～１　２００　ｍ范围内，航道流速达到　了２．５　ｍ／ｓ，船舶上行较困难。在此区间内上行船　舶宜靠近河心行驶，以避开弯道凹岸下游的大流　速区；船舶上行进入弯道前，宜基本保持航向。　沿规划航线左侧航行，通过弯道下连接段后。操　左舵２０。上行通过弯道后回舵调正航向。下行船队　在弯道段为克服受弯道水流避免漂向河道左岸。　需提前操舵，选择河道主流区以右舵２Ｏ。下行通过　弯道。在出弯道后以应适时操左舵以避免河道局　部地形变化引起的横向水流的影响。下行通过弯　道段时，船舶漂角达到２２。，出弯道后，漂角逐渐　减小至１０。以下，距口门１．２　ｋｍ范围内，漂角不　大于８。，船队通过弯道需谨慎操作。　试验结果表明：在各级通航流量下．进出闸　船舶可以顺利通过上引航道口门区，在距口门　７００　ｍ范围内，各项指标均可满足要求。　・１１２・　水运工程　２０１６生　４．２下引航道口门区　足船舶通航要求，整流措施切实可行，整流方案　下的自航船模试验也验证了这一结果　３）采用１：１００的枢纽整体水力学物理模型试　验和遥控自航船模试验相结合的方法．分析典型ｓ　不同通航流量下，设计船队均能顺利进出下　游引航道及口门区．口门区的各项航模操控指标　均满足规范要求，船模可以通过连接段顺利进出　口门区，下游布置方案可以满足实际船舶航行的　形弯曲河段中枢纽通航建筑物Ｅｌ门区水流特征．　重点研究枢纽口门区和连接段的通航水流条件和　船模航行条件等，提出有效的改善水流条件的综　合整流措施，为其他弯曲河段中低水头闸坝枢纽　工程的建设提供技术借鉴　要求。但是，下游航道连接段处于枢纽下游弯道　上的主流区，上行船舶进闸时，宜在规划航线靠　岸一侧行驶。　５结论　１）老口枢纽位于Ｓ形弯曲河段上，原设计方　案下枢纽来流受上游弯道影响，主流基本偏向河　道凹岸（左岸），在上下游引航道及口门区都存在　参考文献：　【１】　须清华．通航建筑物应用基础研究【Ｍ】．北京：中国水利　水电出版社，１９９４．　［２］　毛昶熙，周名德，柴恭纯．闸坝工程水力学与设计管　理［Ｍ］．北京：水利电力出版社，１９９５．　［３】　陈桂馥，张晓明，王召兵．船闸导航建筑物透空形式对　通航水流条件的影响【Ｊ】．水运工程，２００４（９）：５６—５８．　回流、挑流．及隔墙堤头的绕流等不利流态，局　部点横向流速及纵向流速较大，航行船舶（队）进　出船闸时发生横漂和扭转，严重时会出现失控，　船舶通行困难。同时，枢纽本身为低水头闸坝型　【４】　韩昌海，王傅文．飞来峡水利枢纽下游引航道口门区通　航条件改善途径探讨［Ｊ］．水运工程，１９９６（１２）：２６—２９．　［５】　赵建钧，宣国祥，程璐．广西郁江老口枢纽工程水工模　型试验研究——整体模型试验研究报告【Ｒ】．南京：南　京水利科学研究院，２０１０．　结构，枢纽布置和闸下消能等方面问题较为突出。　２）针对枢纽上下游航道存在的水力学问题，　通过采用局部地形开挖、岸坡回填、增设潜丁坝，　以及调整凸岸岸线、修改上下引航道隔墙形式等　整流措施。较好地改善了枢纽的通航水流条件，　减弱及消除了上下游引航道口门区及连接段存在　的不利流态，各级通航流量下纵横向流速能够满　［６］　胡亚安，宣国祥，赵建钧．青田枢纽水工整体模型试验　研究报告［Ｒ］．南京：南京水利科学研究院，２０１３．　（本文编辑郭雪珍）　辨　辨　（上接第１００页）　参考文献：　［１】　张绪进，武宁，周家俞．郁江贵港枢纽二线船闸上引航　院，２０１３．　［４】　杨宇，韩昌海，李艳富．广西南宁市邕宁水利枢纽工程　道口门区通航水流条件试验研究…．中国科技信息，　２０１３ｆ　３１：１０９—１１０．　牛湾坝址整体水工模型试验报告［Ｒ］．南京：水利部交　通运输部国家能源局南京水利科学研究院，２０１２　［５］　Ｊ．ｒＪ　３０５－－２００１船闸总体设计规范【Ｓ］．　【６】　李焱，郑宝友，卢文蕾，等．引航道与河流主航道的夹角　对通航条件影响试验ｆＪ］．水道港Ｅｌ，２００９（１）：４２—４５．　【２】　郝品正，李伯海，李一兵．大源渡枢纽通航建筑物优化　布置及通航条件试验研究【ＪＪ．水运工程，２０００（１０）：　２９—３３．　［３］　余之光．弯曲河道枢纽布置及通航水流条件研究［Ｄ］．南　京：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究　（本文编辑郭雪珍）