复杂河道边界条件下新建船闸布置方案及运行方式.pdf
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1、2023 年 9 月水运工程Sep.2023第 9 期 总第 614 期Port&Waterway EngineeringNo.9 Serial No.614复杂河道边界条件下新建船闸布置方案及运行方式肖 钦1,赵 凯2,范红霞3,王建中3,王 勇3(1.江西省港口集团有限公司,江西 南昌 330008;2.中交水运规划设计院有限公司,北京 100007;3.南京水利科学研究院,江苏 南京 210024)摘要:袁河为赣江一级支流,中下段属丘陵与平原过渡段,河道蜿蜒曲折,平均比降 0.2,洪水涨落较快。拟建龙尾洲枢纽为袁河航道提升工程最后 1 座梯级,坝址上下游为连续弯道,且有挑流凸嘴和多处边滩
2、,复杂的河道边界给船闸方案的布置带来困难。本文建立龙尾洲枢纽整体物理模型,开展船闸通航水流条件试验,指出在现有边界条件以及规范要求 20 a一遇洪水条件下,船闸难以达到安全通航,因此研究改善措施,结合袁河洪水特点,给出了适合船舶航行的水闸调度方式和最大通航流量,为工程设计和管理提供了依据。在洪水历时较短的河流上建设高等级船闸时,在满足过闸货运量的基础上,建议采用最大通航流量管理运行,优化设计隔流墙、靠船墩和导航墙,保证通航安全,节约投资成本。关键词:过渡段河流;高等级船闸;物理模型;通航水流条件;改善措施;最大通航流量中图分类号:U642文献标志码:A文章编号:1002-4972(2023)0
3、9-0093-08Layout and operation of new navigation lock under complicated river conditionXIAO Qin1 ZHAO Kai2 FAN Hongxia3 WANG Jianzhong3 WANG Yong3 1.Jiangxi Port Group Co.Ltd.Nanchang 330008 China 2.CCCC Water Transportation Consultants Co.Ltd.Beijing 100007 China 3.Nanjing Hydraulic Research Institu
4、te Nanjing 210024 China Abstract The Yuan River is a primary tributary of the Ganjiang River.The middle and lower reaches of the Yuan River are meandering which belong to a transitional river between hills and plains.The average bed slope is 0.2 and the flood rise and fall fast.The proposed Longweiz
5、hou project is the last step of the Yuan River channel upgrading project.The upstream and downstream reaches of the dam site are continuous bends and there exists protruding banks deflecting flow and point bars.The complex boundary conditions make it difficult to design the ship-lock.The overall phy
6、sical model of Longweizhou project is constructed to carry out the tests of navigable water flow conditions of the ship-lock.Under the current boundary conditions the ship-lock is difficult to achieve safe navigation under the 20-year flood conditions required by the standard.Thus the study of impro
7、vement measures is carried out to determine the operation regulation of lock gates and maximum navigable discharge suitable for ship navigation in combination with the flood characteristics of the Yuan River which provides the basis for engineering design and management.When constructing high-grade
8、ship-locks on rivers with short flood duration it is recommended to adopt the maximum navigable discharge for ship-locks management and optimizing the design of the partition wall berthing dolphin and navigation wall to ensure navigational safety and save investment costs on the basis of satisfying
9、the cargo volume through the ship-lock.Keywords transitional river high-grade ship-lock physical model navigable flow condition improvement measures maximum navigable discharge收稿日期:2023-01-13基金项目:南京水利科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(Y220011)作者简介:肖钦(1984),男,高级工程师,从事港口与港航工程管理、研究工作。水 运 工 程2023 年 随着内河水运的快速发展,
10、河道上新建航运枢纽、已建枢纽船闸扩能工程增多。山区和过渡段河道蜿蜒曲折,具有弯道多、洲滩多、顺直段短和挑流凸嘴等复杂边界,给船闸工程方案布置带来困难,船闸口门区及连接段通航水流条件难以达到规范要求。因此,枢纽工程设计建设需采用整体水工物理模型试验或数学模型计算的方法,论证布置方案的合理性,通过优化试验完善方案。为消除或减少口门区和连接段存在的横流、回流甚至纵向流速超标的问题,开展了广泛的实践。目前改善船闸通航水流条件的措施主要分为两大类,一类为非工程措施 1-5,包含泄水闸及电厂运行方案优化和航线调整等;另外一类为工程措施 6-10,包含局部河势调整措施:修建丁坝、顺坝及洲滩疏浚或凸嘴切除;泄
11、水闸或电厂与船闸间隔流措施:隔流堤长短、走向、透空率等,引航道口门区及连接段的扩挖。试验研究成果和国内已建船闸运行经验表明,在采取各种优化改善措施后,大部分船闸尤其在规范要求的高重现期洪水条件下,通航水流条件仍难以满足规范要求,需设置最大通航流量来保证船舶过闸安全,建议根据船闸通航管理流量优化设计隔流堤、船闸导航墙和靠船墩,节约投资成本。研究成果对复杂河道上新建航运枢纽方案布置和安全运行具有指导意义。1 工程概况1.1 袁河航道提升工程赣江主要支流袁河是赣中地区主要水上交通运输干线,20 世纪 50 年代后先后新建了多处拦河坝,之后被截成数段,尤其是袁惠渠拦河坝引水工程引流,枯季下泄流量减少,
12、造成袁河通航环境和条件降低。江西省水运重点项目袁河航道提升工程位于袁河下游段,上起浩吉铁路大桥,下至袁河河口荷湖馆村,全长 103.5 km,河道平均比降 0.2,为丘陵与平原相接过渡段,河道蜿蜒曲折,见图 1。图 1 袁河浩吉铁路桥荷湖馆村航道1.2 龙尾洲航运枢纽工程袁河航道提升工程自上而下布置石洲、笏洲和龙尾洲 3 座梯级航运枢纽,龙尾洲枢纽为最后一级经多组选址方案论证,选择在距离袁河河口35.5 km 的龙尾洲。工程河段的河道弯曲,洲滩和凸嘴众多,自洛湖往下左岸分布有南蒲洲、兰溪洲、新江洲、碧环洲,右岸分布有新溪洲、龙尾洲和任家洲。坝址位于上下游两弯道中间较短的直线段,上游紧邻兰溪洲和
13、楼下嘴,下游紧邻新江洲,见图 2。自左岸至右岸依次为左岸连接坝(鱼道穿越)、泄水闸、船闸和右岸连接坝。图 2 龙尾洲枢纽所在河段河势 龙尾洲枢纽正常蓄水水位 30.5 m,右岸布置级船闸1 座,闸室有效尺度为230 m34 m5.0 m(长度宽度门槛水深),上下游最高通航水位为20 a 一遇设计洪水位,考虑河道疏挖后分别为34.95 和 34.75 m,上游最低通航水位为水库汛期最低水位 30.0 m,下游最低通航水位为赣江龙头山枢纽上游的最低通航水位 23.7 m。船舶进出闸方式为曲进直出,上下游导航调顺段各长 141 m,49 第 9 期肖 钦,等:复杂河道边界条件下新建船闸布置方案及运行
14、方式泄水闸与船闸之间布置墩板式隔流墙,长度为329 m。上下游停泊段长度均为 230 m,各设 12 个靠船墩,间距为 20 m。上下游引航道底高程分别为 25.5 和19.5 m,宽度均为70.0 m。泄水闸位于左岸,采用宽顶堰形式,总宽 169.5 m,由 10 孔组成,每孔净宽 14.0 m,底高程 24.0 m,见图 3。图 3 袁河龙尾洲枢纽总平面布置(单位:m)1.3 河道水流特性袁河航道提升工程干流上的主要测站为芦溪、宜春、茅洲、江口、洛湖 5 站。江口站位于航道整治工程起点上游;洛湖站位于龙尾洲坝址上游5.5 km 处。根据水文分析,拟建龙尾洲坝址处年均流量为 149 m3s,
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