烏江銀盤(pán)電站船閘引航道通航條件研究.ppt

烏江銀盤(pán)電站船閘 引航道通航條件研究,港航工程系： 趙志舟,匯報(bào)內(nèi)容,1、山區(qū)河流通航建筑物引航道布置研究現(xiàn)狀,2、烏江樞紐概況,3、烏江銀盤(pán)引航道布置型式研究,1.1 引航道的功能與要求：,引航道是連接船閘閘首與主航道的一段航道，其作用在于保證船舶安全、順利地進(jìn)出船閘，供等待過(guò)閘的船舶安全停泊，并使進(jìn)出閘船舶能交錯(cuò)避讓 。,1.研究現(xiàn)狀,L直線(xiàn)段； L1導(dǎo)航段；L1Lc L2調(diào)順段；L2（1.52.0）Lc L3停泊段；L3Lc L4制動(dòng)段； L4=Lc L5口門(mén)區(qū)； B1口門(mén)寬度； B0引航道寬度,采用直線(xiàn)進(jìn)閘、曲線(xiàn)出閘布置時(shí)， 船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ305-2001）要求：,1.研究現(xiàn)狀,引航道的直線(xiàn)段布置要求：,1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點(diǎn)：,(1)山區(qū)河流河谷地形峽谷彎曲、直線(xiàn)段短，使得通航建筑物與電站難以集中布置，即使集中布置，由于河道狹窄，使得通航建筑物與電站之間影響較大，特別是電站尾水對(duì)引航道口門(mén)區(qū)水流條件的影響。,1.研究現(xiàn)狀,（2）山區(qū)河流樞紐較大的下泄水流對(duì)通航建筑物口門(mén)區(qū)的也產(chǎn)生較大影響；通航建筑物須適應(yīng)較大的水位變幅，枯洪水情況下，上下游引航道具有完全不同的水流狀態(tài)，增加了通航建筑物的布置難度。,1.研究現(xiàn)狀,1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點(diǎn)：,（2）山區(qū)河流樞紐較大的下泄水流對(duì)通航建筑物口門(mén)區(qū)的也產(chǎn)生較大影響；通航建筑物須適應(yīng)較大的水位變幅，枯洪水情況下，上下游引航道具有完全不同的水流狀態(tài)，增加了通航建筑物的布置難度。,1.研究現(xiàn)狀,1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點(diǎn)：,草街樞紐,嘉陵江最高通航水位多采取相對(duì)保證率99洪水流量對(duì)應(yīng)水位。 烏江銀盤(pán)建議采取洪水頻率65、相對(duì)保證率99對(duì)應(yīng)洪水流量9220m3/s作為銀盤(pán)最高通航流量。,最高通航流量標(biāo)準(zhǔn)： 船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，船閘上游最高通航水位的確定應(yīng)根據(jù)船閘的級(jí)別按設(shè)計(jì)洪水頻率確定，對(duì)于出現(xiàn)高于設(shè)計(jì)最高通航水位歷時(shí)較短的山區(qū)性河流作了一些補(bǔ)充規(guī)定，級(jí)船閘可采用53年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。,規(guī)范最高通航流量P=3%, 12700m3/s。,1.研究現(xiàn)狀,1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點(diǎn)：,（3）通航建筑物的設(shè)置要求主要是改善航運(yùn)條件，保證船舶安全順利進(jìn)出通航建筑物并進(jìn)入主航道，口門(mén)區(qū)的通航水流條件是通航建筑物布置所考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。,1.研究現(xiàn)狀,1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點(diǎn)：,普遍反映船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ305-2001）規(guī)定的限值要求較高，不易達(dá)到，操作起來(lái)有一定難度.,根據(jù)國(guó)內(nèi)西江、嘉陵江、涪江、湘江等河流通航建筑物水工模型試驗(yàn)結(jié)果，口門(mén)區(qū)的水流條件限值可適當(dāng)提高至VL2.4m/s，VX0.35m/s，V00.45m/s。 由于烏江水急灘險(xiǎn)，船舶裝配動(dòng)力普遍較大，每載重噸配備功率在1kw以上，此外烏江航道較為狹窄，同噸位貨船的吃水比其他河流大0.20.4m。彭水、銀盤(pán)水工模型試驗(yàn)表明，在VX0.45m/s情況下，船模仍能順利進(jìn)出引航道。,表2.1 口門(mén)區(qū)水面最大流速限值,1.研究現(xiàn)狀,1.研究現(xiàn)狀,通航建筑物在樞紐中的相對(duì)位置分為：,構(gòu)皮灘水電站分散布置,1.3通航建筑物布置研究現(xiàn)狀,分散布置、集中布置 。,1.研究現(xiàn)狀,嘉陵江馬回樞紐裁彎取直布置,湘江大源渡樞紐旁側(cè)布置,1.研究現(xiàn)狀,集中布置:當(dāng)壩址處河面開(kāi)闊，河床內(nèi)能同時(shí)布置擋水、泄水建筑物，通航建筑物及電站等水工建筑物時(shí)可采用。 集中布置的渠化樞紐，應(yīng)避免泄水建筑物、通航建筑物、電站三者水流的互相干擾，三者之間應(yīng)設(shè)置足夠長(zhǎng)度的分水堤,通航建筑物在樞紐中的相對(duì)位置分為：,1.3通航建筑物布置研究現(xiàn)狀,1.研究現(xiàn)狀,直線(xiàn)段布置長(zhǎng)度不足時(shí)的開(kāi)敞式引航道布置,1.3通航建筑物布置研究現(xiàn)狀,一般沿內(nèi)側(cè)岸邊按導(dǎo)航段L1、調(diào)順段L2、停泊段L3、制動(dòng)段L4進(jìn)行布置，外側(cè)設(shè)置長(zhǎng)（1.02.0）LC的導(dǎo)航墻起隔流堤作用，形成半開(kāi)敞式引航道。,2.烏江樞紐概況,沙沱電站樞紐布置,2.烏江樞紐概況,彭水電站樞紐布置,2.烏江樞紐概況,銀盤(pán)電站樞紐布置,2.烏江樞紐概況,3.銀盤(pán)引航道布置研究,銀盤(pán)水利樞紐位于烏江下游，是重慶境內(nèi)烏江河段規(guī)劃建設(shè)的三個(gè)樞紐中的第二個(gè)梯級(jí)，距涪陵烏江河口里程約93km，電站裝機(jī)容量600MW。設(shè)計(jì)額定水頭26.5m，最大水頭36.5m，最小水頭8.8m，規(guī)劃修建單級(jí)船閘通航。,3.銀盤(pán)引航道布置研究,導(dǎo)航隔流墻長(zhǎng)度對(duì)口門(mén)區(qū)通航水流條件的影響較大 研究表明L=355m、堤頭在彎頂附近時(shí)，下引航道口門(mén)區(qū)通航條件相對(duì)較好。,3.1 下游引航道優(yōu)化布置方案,橫斷面概化為矩形斷面，概化模型底高程取出口順直段，平均高程177.5m；尾水渠岸坡也概化為直立邊坡型式。,概化模型設(shè)計(jì),3.銀盤(pán)引航道布置研究,（3）下游口門(mén)區(qū)水流特征,a) 1914m3/s b) Q=7000m3/s 流場(chǎng)分布圖（L=420m、=160）,3.銀盤(pán)引航道布置研究,3.1 下游引航道優(yōu)化布置方案,a）Q=1914m3/s回流區(qū)長(zhǎng)度 b）Q=1914m3/s回流區(qū)寬度 c）Q=7000m3/s回流區(qū)長(zhǎng)度 圖5 回流范圍隨導(dǎo)航隔流墻長(zhǎng)度的變化(Q=1914m3/s),Q=1914m3/s工況下，L320m時(shí)整個(gè)口門(mén)區(qū)基本為回流，回流流速較大。隨著隔流墻長(zhǎng)度的增加，口門(mén)區(qū)、連接段的回流長(zhǎng)度、寬度、強(qiáng)度逐漸減小，L=420m時(shí)，回流區(qū)長(zhǎng)度約100m、寬約60m，回流流速減小至0.62m/s,對(duì)回流強(qiáng)度的影響,3.銀盤(pán)引航道布置研究,3.1 下游引航道優(yōu)化布置方案,對(duì)斜流強(qiáng)度的影響,a）縱向流速(Q=1914m3/s) b）橫向流速(Q=1914m3/s),擴(kuò)散區(qū)斜流強(qiáng)度隨導(dǎo)航隔流墻長(zhǎng)度的變化圖,Q=1914m3/s工況下，回流區(qū)下方的斜流擴(kuò)散區(qū)縱向流速、橫向流速平均值隨隔流墻長(zhǎng)度的變化見(jiàn)圖a、b，隨著L的增加，縱向流速逐漸增大；橫向流速總體上也逐漸增大，但L=420m、=160時(shí)情況下橫流值有較明顯減小，橫向速度約0.33m/s。,3.銀盤(pán)引航道布置研究,對(duì)斜流強(qiáng)度的影響,c）縱向流速(Q=7000m3/s) d）橫向流速(Q=7000m3/s) 擴(kuò)散區(qū)斜流強(qiáng)度隨導(dǎo)航隔流墻長(zhǎng)度的變化圖,Q=7000m3/s工況下，隨著隔流墻長(zhǎng)度L的增加，縱向流速均呈增大趨勢(shì)。平均橫向流速在0.3m/s0.5m/s之間變化，隔流墻長(zhǎng)度L=320420m，橫向流速相對(duì)較小，約為0.35m/s,3.銀盤(pán)引航道布置研究,隔流墻長(zhǎng)度L對(duì)下游口門(mén)區(qū)水流條件的影響,=160、不同L時(shí)口門(mén)區(qū)中心線(xiàn)特征流速表,堤頭位于彎頂上游時(shí)口門(mén)區(qū)回流強(qiáng)度大，堤頭位于彎頂下方時(shí)枯期電站尾水出流時(shí)口門(mén)區(qū)橫流較強(qiáng)，隔流墻堤頭在彎頂稍下游位置時(shí)通航水流條件相對(duì)較好，這與沙沱、銀盤(pán)的設(shè)計(jì)結(jié)果一致。,3.銀盤(pán)引航道布置研究,尾水渠出口段岸線(xiàn)與壩軸法線(xiàn)夾角對(duì)水流條件的影響,L=420m、不同情況下橫流值比較表,在Q=1914m3/s僅電站出流情況下工況下，越大堤頭下方的回流區(qū)范圍相對(duì)較大；Q=7000m3/s工況下，對(duì)回流區(qū)強(qiáng)度影響明顯減小。 在隔流墻布置相同的情況下，縱向流速隨著的增加而略有增大；由于斜流角度不同，橫向流速在=150時(shí)最大，140時(shí)次之、160時(shí)最小,3.銀盤(pán)引航道布置研究,切除上游引航道進(jìn)口凸咀，船舶在停泊區(qū)?？亢筮M(jìn)閘的試驗(yàn)最大舵角由原設(shè)計(jì)方案的28.85降低為22.20，下行船舶進(jìn)入停泊區(qū)的操縱難度明顯降低。,3.2 上游引航道優(yōu)化布置方案,3.銀盤(pán)引航道布置研究,3.銀盤(pán)引航道布置研究,3.2 上游引航道優(yōu)化布置方案,流量Q=2552m3/s時(shí)的調(diào)度運(yùn)行措施,工況3a：四臺(tái)機(jī)組發(fā)電泄流； 工況3b ：13#機(jī)組發(fā)電配合9、10閘泄流,下游引航道船模試驗(yàn)結(jié)果,3.銀盤(pán)引航道