乌江银盘电站船闸引航道通航条件研究

1、乌江银盘电站船闸引航道通航条件研究港航工程系：港航工程系： 赵志舟赵志舟汇报内容1、山区河流通航建筑物引航道布置研究现状、山区河流通航建筑物引航道布置研究现状2、乌江枢纽概况、乌江枢纽概况3、乌江银盘引航道布置型式研究、乌江银盘引航道布置型式研究1.1 引航道的功能与要求：引航道的功能与要求： 引航道是连接船闸闸首与主航道的一段航道，其作用在于保证船舶安全、顺利地进出船闸，供等待过闸的船舶安全停泊，并使进出闸船舶能交错避让 。1.研究现状研究现状连接段主 航 道流 向整治线L4B0堤头隔流堤L5口门区引B1航引航道底边线电站闸坝LL1L2L3道船闸(4.05.0)LcL直线段；L1导航段；L1

2、Lc L2调顺段；L2（1.52.0）Lc L3停泊段；L3Lc L4制动段； L4=LcL5口门区；B1口门宽度；B0引航道宽度 采用直线进闸、曲线出闸布置时，采用直线进闸、曲线出闸布置时，船闸总体设计规范船闸总体设计规范（JTJ305-2001）要求：）要求：1.研究现状研究现状引航道的直线段布置要求：引航道的直线段布置要求：1.2山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：(1)山区河流河谷地形峡谷弯曲、直线段短，使得通航建筑物与电站难以集中布置，即使集中布置，由于河道狭窄，使得通航建筑物与电站之间影响较大，特别是电站尾水对引航道口门区水流条件的影响。 1

3、.研究现状研究现状（2）山区河流枢纽较大的下泄水流对通航建筑物口门区的也产生较大影响；通航建筑物须适应较大的水位变幅，枯洪水情况下，上下游引航道具有完全不同的水流状态，增加了通航建筑物的布置难度。0100m平面比尺：流速比尺：8m/s01.研究现状研究现状1.2山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：（2）山区河流枢纽较大的下泄水流对通航建筑物口门区的也产生较大影响；通航建筑物须适应较大的水位变幅，枯洪水情况下，上下游引航道具有完全不同的水流状态，增加了通航建筑物的布置难度。1.研究现状研究现状1.2山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：山区河流水利枢纽通航

4、建筑物布置的特点：草街枢纽 嘉陵江最高通航水位多采取相对保证率99洪水流量对应水位。 乌江银盘建议采取洪水频率65、相对保证率99对应洪水流量9220m3/s作为银盘最高通航流量。 最高通航流量标准：最高通航流量标准： 船闸总体设计规范规定，船闸上游最高通航水位的确定应根据船闸的级别按设计洪水频率确定，对于出现高于设计最高通航水位历时较短的山区性河流作了一些补充规定，级船闸可采用53年一遇洪水标准。 规范最高通航流量P=3%, 12700m3/s。1.研究现状研究现状1.2山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：（3）通航建筑物的设置要求主要是改善航运条件，

5、保证船舶安全顺利进出通航建筑物并进入主航道，口门区的通航水流条件是通航建筑物布置所考虑的关键问题。1.研究现状研究现状1.2山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：山区河流水利枢纽通航建筑物布置的特点：普遍反映普遍反映船闸总体设计规范船闸总体设计规范（JTJ305-2001）规定的限值要求较高，不）规定的限值要求较高，不易达到，操作起来有一定难度易达到，操作起来有一定难度.根据国内西江、嘉陵江、涪江、湘江等河流通航建筑物水工模型根据国内西江、嘉陵江、涪江、湘江等河流通航建筑物水工模型试验结果，口门区的水流条件限值可适当提高至试验结果，口门区的水流条件限值可适当提高至VL2.4m/s，VX0.35

6、m/s，V00.45m/s。由于乌江水急滩险，船舶装配动力普遍较大，每载重吨配备功率由于乌江水急滩险，船舶装配动力普遍较大，每载重吨配备功率在在1kw以上，此外乌江航道较为狭窄，同吨位货船的吃水比其他以上，此外乌江航道较为狭窄，同吨位货船的吃水比其他河流大河流大0.20.4m。彭水、银盘水工模型试验表明，在。彭水、银盘水工模型试验表明，在VX0.45m/s情况下，船模仍能顺利进出引航道。情况下，船模仍能顺利进出引航道。 表2.1口门区水面最大流速限值船闸级别船闸级别纵向流速（纵向流速（m/s）横向流速（横向流速（m/s）回流流速（回流流速（m/s）2.00.300.41.50.251.研究现状

7、研究现状1.研究现状研究现状通航建筑物在枢纽中的相对位置分为：通航建筑物在枢纽中的相对位置分为：导流洞出口700拱坝引水渠乌江429.0尾水渠RCC厂房围堰垂直升船机护坦乌江构皮滩水电站分散布置构皮滩水电站分散布置 1.3通航建筑物布置研究现状通航建筑物布置研究现状分散布置、集中布置分散布置、集中布置 。1.研究现状研究现状嘉陵江马回枢纽裁弯取直布置湘江大源渡枢纽旁侧布置1.研究现状研究现状 集中布置集中布置:当坝址处河面开阔，河床内能同时布当坝址处河面开阔，河床内能同时布置挡水、泄水建筑物，通航建筑物及电站等水工建筑置挡水、泄水建筑物，通航建筑物及电站等水工建筑物时可采用。物时可采用。 集中

8、布置的渠化枢纽，应避免泄水建筑物、通航建筑物、电站三者水流的互相干扰，三者之间应设置足够长度的分水堤 通航建筑物在枢纽中的相对位置分为：通航建筑物在枢纽中的相对位置分为：1.3通航建筑物布置研究现状通航建筑物布置研究现状1.研究现状研究现状直线段布置长度不足时的开敞式引航道布置直线段布置长度不足时的开敞式引航道布置1.3通航建筑物布置研究现状通航建筑物布置研究现状 一般沿内侧岸边按导航段L1、调顺段L2、停泊段L3、制动段L4进行布置，外侧设置长（1.02.0）LC的导航墙起隔流堤作用，形成半开敞式引航道。dL1L2引航道直线段长度船闸轴线aRbCR导航段调顺段停泊段L32.乌江枢纽概况乌江枢

9、纽概况砖2建厕 厨房312.274T42厨砖2基屋T15291.025瓦厕厨厕砖2圈厨圈瓦圈砖2R=17400尾 水 渠1:31:0.5C2C1厕乌 江尾 水 平 台上 游 副 厂 房主 机 间消力池已建沙沱大桥坝顶公路桥7 上 尾 水 平 台 公 路安装间NW43航0-210.000乌 江工作闸门航0+576.0451:11:0.11:0.5充水阀井筒O3O2O11y2y3yy4y31:0.2340.0001:0.2R=15000引0-082.200联系梁340.0001:0.22y操作室4y#4#1#2#3纽面连接大梁24m连接大梁24m右岸2 公路3 公路溢 流 坝 中 心 线 N 47

10、 E操作室电梯井进口下游尾水河道电梯井航0+637.822航0+365.000透水栅墙沙沱电站枢纽布置2.乌江枢纽概况乌江枢纽概况彭水电站枢纽布置船闸变电站主厂房电站尾水洞尾水渠乌江弧形重力坝上游引航道导航墙中间渠道垂直升船机下引航道导航墙辅导航墙靠船墩导航墙重力式隔流堤电站进水口2.乌江枢纽概况乌江枢纽概况180173.50中子堆乌 江蔡家村下中子堆红远其船码头咀庙湾沙178178.0017717917717817616516018020022023023022020018018020022023023022020018017522020018016014016023022020016018

11、0200220230220200180160180200220230220200180160180200220230160乌江银盘电站枢纽布置2.乌江枢纽概况乌江枢纽概况3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究银盘水利枢纽位于乌江下游，是重庆境内乌江河段规划建设的三个枢纽中的第二个梯级，距涪陵乌江河口里程约93km，电站装机容量600MW。设计额定水头26.5m，最大水头36.5m，最小水头8.8m，规划修建单级船闸通航。3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究导航隔流墙长度对口门区通航水流条件的影响较大导航隔流墙长度对口门区通航水流条件的影响较大 研究表明研究表明L=355m、堤头在弯顶附近

12、时，下引航道口门、堤头在弯顶附近时，下引航道口门区通航条件相对较好。区通航条件相对较好。3.1 下游引航道优化布置方案下游引航道优化布置方案 横断面概化为矩形断面，概化模型底高程取出口顺直段，平均高程177.5m；尾水渠岸坡也概化为直立边坡型式。 概化模型设计概化模型设计3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究（3）下游口门区水流特征）下游口门区水流特征 0100m平面比尺：流速比尺：8m/s0a) 1914m3/s b) Q=7000m3/s流场分布图（L=420m、=160）3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究3.1 下游引航道优化布置方案下游引航道优化布置方案220270320370

13、420470050100150200250300350400 150o 160o导流堤长度(m) 回流区域长度(m) 1400220270320370420470 150o050100150200 160o 导流堤长度(m) 回流区宽度(m) 140o220270320370420470回流区域长度(m)导流堤长度(m) 140o 150o50100150200250 160o a）Q=1914m3/s回流区长度 b）Q=1914m3/s回流区宽度 c）Q=7000m3/s回流区长度图5 回流范围随导航隔流墙长度的变化(Q=1914m3/s)Q=1914m3/s工况下，L320m时整个口门区基

14、本为回流，回流流速较大。随着隔流墙长度的增加，口门区、连接段的回流长度、宽度、强度逐渐减小，L=420m时，回流区长度约100m、宽约60m，回流流速减小至0.62m/s 对回流强度的影响3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究3.1 下游引航道优化布置方案下游引航道优化布置方案对斜流强度的影响3203704204700.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 150o3203704204700.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 160o3203704204700.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 导流堤长度(

15、m)平均 纵向 流速(m/s) 140o3203704204700.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 150o3203704204700.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 160o3203704204700.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0导流堤长度(m/s)平均 横 向 流速(m/s) 140o a）纵向流速(Q=1914m3/s) b）横向流速(Q=1914m3/s) 扩散区斜流强度随导航隔流墙长度的变化图 Q=1914m3/s工况下，回流区下方的斜流扩散区纵向流速、横向流速平均值随隔流墙长度的变化见

16、图a、b，随着L的增加，纵向流速逐渐增大；横向流速总体上也逐渐增大，但L=420m、=160时情况下横流值有较明显减小，横向速度约0.33m/s。 3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究对斜流强度的影响2202703203704204700.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0平均 纵向 流速(m/s)导流堤长度(m) 140o2202703203704204700.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 150o2202703203704204700.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 160o220270320

17、3704204700.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0平均 横 向 流速(m/s)导流堤长度(m) 140o2202703203704204700.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 150o2202703203704204700.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 160o c）纵向流速(Q=7000m3/s) d）横向流速(Q=7000m3/s)扩散区斜流强度随导航隔流墙长度的变化图 Q=7000m3/s工况下，随着隔流墙长度L的增加，纵向流速均呈增大趋势。平均横向流速在0.3m/s0.5m/s之间变化，

18、隔流墙长度L=320420m，横向流速相对较小，约为0.35m/s3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究隔流墙长度隔流墙长度L对下游口门区水流条件的影响对下游口门区水流条件的影响=160、不同L时口门区中心线特征流速表 流量(m3/s)特征值(m/s)隔流墙长度（m）2202703203704204701914回流最大值0.680.920.870.660.620.17横向流速最大值0.300.370.460.580.330.79纵向流速最大值-0.430.831.241.407000回流最大值0.570.310.340.670.300.52横向流速最大值0.380.470.380.370.3

19、30.36纵向流速最大值1.281.561.681.751.922.41 堤头位于弯顶上游时口门区回流强度大，堤头位于弯顶下方时堤头位于弯顶上游时口门区回流强度大，堤头位于弯顶下方时枯期电站尾水出流时口门区横流较强，隔流墙堤头在弯顶稍下游位枯期电站尾水出流时口门区横流较强，隔流墙堤头在弯顶稍下游位置时通航水流条件相对较好，这与沙沱、银盘的设计结果一致。置时通航水流条件相对较好，这与沙沱、银盘的设计结果一致。3.银盘引航道布置研究银盘引航道布置研究尾水渠出口段岸线与坝轴法线夹角尾水渠出口段岸线与坝轴法线夹角对水流条件的影响对水流条件的影响L=420m、不同情况下横流值比较表流量(m3/s)横流最大值 (m/s)=140=150=16019140.570.810.5670000.590.740.34 在Q=1914m3/s仅电站出流情况下工况下，越大堤头下方的回流区范围相对较大；Q=7000m3/s工况下，对回流区强度影响明显减小。 在隔流墙布置相同的情况下，纵向流速随着的增加而略有增大；由于斜流角度不同，横向流速在=150时最大，140时次之、160时最小 3.银盘引航道布置研究银盘引航