烏江銀盤電站船閘引航道通航條件研究

1、烏江銀盤電站船閘引航道通航條件研究港航工程系：港航工程系： 趙志舟趙志舟匯報內容1、山區(qū)河流通航建筑物引航道布置研究現(xiàn)狀、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、烏江樞紐概況3、烏江銀盤引航道布置型式研究、烏江銀盤引航道布置型式研究1.1 引航道的功能與要求：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、順利地進出船閘，供等待過閘的船舶安全停泊，并使進出閘船舶能交錯避讓 。1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀連接段主 航 道流 向整治線L4B0堤頭隔流堤L5口門區(qū)引B1航引航道底邊線電站閘壩LL1L2L3道船閘(4.05.0)LcL直線段；L1導航段；L1

2、Lc L2調順段；L2（1.52.0）Lc L3停泊段；L3Lc L4制動段； L4=LcL5口門區(qū)；B1口門寬度；B0引航道寬度 采用直線進閘、曲線出閘布置時，采用直線進閘、曲線出閘布置時，船閘總體設計規(guī)范船閘總體設計規(guī)范（JTJ305-2001）要求：）要求：1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀引航道的直線段布置要求：引航道的直線段布置要求：1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：(1)山區(qū)河流河谷地形峽谷彎曲、直線段短，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，特別是電站尾水對引航道口門區(qū)水流條件的影響。 1

3、.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀（2）山區(qū)河流樞紐較大的下泄水流對通航建筑物口門區(qū)的也產生較大影響；通航建筑物須適應較大的水位變幅，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。0100m平面比尺：流速比尺：8m/s01.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：（2）山區(qū)河流樞紐較大的下泄水流對通航建筑物口門區(qū)的也產生較大影響；通航建筑物須適應較大的水位變幅，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：山區(qū)河流水利樞紐通航

4、建筑物布置的特點：草街樞紐 嘉陵江最高通航水位多采取相對保證率99洪水流量對應水位。 烏江銀盤建議采取洪水頻率65、相對保證率99對應洪水流量9220m3/s作為銀盤最高通航流量。 最高通航流量標準：最高通航流量標準： 船閘總體設計規(guī)范規(guī)定，船閘上游最高通航水位的確定應根據(jù)船閘的級別按設計洪水頻率確定，對于出現(xiàn)高于設計最高通航水位歷時較短的山區(qū)性河流作了一些補充規(guī)定，級船閘可采用53年一遇洪水標準。 規(guī)范最高通航流量P=3%, 12700m3/s。1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：（3）通航建筑物的設置要求主要是改善航運條件，

5、保證船舶安全順利進出通航建筑物并進入主航道，口門區(qū)的通航水流條件是通航建筑物布置所考慮的關鍵問題。1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀1.2山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：山區(qū)河流水利樞紐通航建筑物布置的特點：普遍反映普遍反映船閘總體設計規(guī)范船閘總體設計規(guī)范（JTJ305-2001）規(guī)定的限值要求較高，不）規(guī)定的限值要求較高，不易達到，操作起來有一定難度易達到，操作起來有一定難度.根據(jù)國內西江、嘉陵江、涪江、湘江等河流通航建筑物水工模型根據(jù)國內西江、嘉陵江、涪江、湘江等河流通航建筑物水工模型試驗結果，口門區(qū)的水流條件限值可適當提高至試驗結果，口門區(qū)的水流條件限值可適當提高至VL2.4m/s，VX0.35

6、m/s，V00.45m/s。由于烏江水急灘險，船舶裝配動力普遍較大，每載重噸配備功率由于烏江水急灘險，船舶裝配動力普遍較大，每載重噸配備功率在在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河流大0.20.4m。彭水、銀盤水工模型試驗表明，在。彭水、銀盤水工模型試驗表明，在VX0.45m/s情況下，船模仍能順利進出引航道。情況下，船模仍能順利進出引航道。 表2.1口門區(qū)水面最大流速限值船閘級別船閘級別縱向流速（縱向流速（m/s）橫向流速（橫向流速（m/s）回流流速（回流流速（m/s）2.00.300.41.50.251.研究現(xiàn)狀

7、研究現(xiàn)狀1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀通航建筑物在樞紐中的相對位置分為：通航建筑物在樞紐中的相對位置分為：導流洞出口700拱壩引水渠烏江429.0尾水渠RCC廠房圍堰垂直升船機護坦烏江構皮灘水電站分散布置構皮灘水電站分散布置 1.3通航建筑物布置研究現(xiàn)狀通航建筑物布置研究現(xiàn)狀分散布置、集中布置分散布置、集中布置 。1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀嘉陵江馬回樞紐裁彎取直布置湘江大源渡樞紐旁側布置1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 集中布置集中布置:當壩址處河面開闊，河床內能同時布當壩址處河面開闊，河床內能同時布置擋水、泄水建筑物，通航建筑物及電站等水工建筑置擋水、泄水建筑物，通航建筑物及電站等水工建筑物時可采用。物時可采用。 集中

8、布置的渠化樞紐，應避免泄水建筑物、通航建筑物、電站三者水流的互相干擾，三者之間應設置足夠長度的分水堤 通航建筑物在樞紐中的相對位置分為：通航建筑物在樞紐中的相對位置分為：1.3通航建筑物布置研究現(xiàn)狀通航建筑物布置研究現(xiàn)狀1.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀直線段布置長度不足時的開敞式引航道布置直線段布置長度不足時的開敞式引航道布置1.3通航建筑物布置研究現(xiàn)狀通航建筑物布置研究現(xiàn)狀 一般沿內側岸邊按導航段L1、調順段L2、停泊段L3、制動段L4進行布置，外側設置長（1.02.0）LC的導航墻起隔流堤作用，形成半開敞式引航道。dL1L2引航道直線段長度船閘軸線aRbCR導航段調順段停泊段L32.烏江樞紐概況烏江樞

9、紐概況磚2建廁 廚房312.274T42廚磚2基屋T15291.025瓦廁廚廁磚2圈廚圈瓦圈磚2R=17400尾 水 渠1:31:0.5C2C1廁烏 江尾 水 平 臺上 游 副 廠 房主 機 間消力池已建沙沱大橋壩頂公路橋7 上 尾 水 平 臺 公 路安裝間NW43航0-210.000烏 江工作閘門航0+576.0451:11:0.11:0.5充水閥井筒O3O2O11y2y3yy4y31:0.2340.0001:0.2R=15000引0-082.200聯(lián)系梁340.0001:0.22y操作室4y#4#1#2#3紐面連接大梁24m連接大梁24m右岸2 公路3 公路溢 流 壩 中 心 線 N 47

10、 E操作室電梯井進口下游尾水河道電梯井航0+637.822航0+365.000透水柵墻沙沱電站樞紐布置2.烏江樞紐概況烏江樞紐概況彭水電站樞紐布置船閘變電站主廠房電站尾水洞尾水渠烏江弧形重力壩上游引航道導航墻中間渠道垂直升船機下引航道導航墻輔導航墻靠船墩導航墻重力式隔流堤電站進水口2.烏江樞紐概況烏江樞紐概況180173.50中子堆烏 江蔡家村下中子堆紅遠其船碼頭咀廟灣沙178178.0017717917717817616516018020022023023022020018018020022023023022020018017522020018016014016023022020016018

11、0200220230220200180160180200220230220200180160180200220230160烏江銀盤電站樞紐布置2.烏江樞紐概況烏江樞紐概況3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究銀盤水利樞紐位于烏江下游，是重慶境內烏江河段規(guī)劃建設的三個樞紐中的第二個梯級，距涪陵烏江河口里程約93km，電站裝機容量600MW。設計額定水頭26.5m，最大水頭36.5m，最小水頭8.8m，規(guī)劃修建單級船閘通航。3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究導航隔流墻長度對口門區(qū)通航水流條件的影響較大導航隔流墻長度對口門區(qū)通航水流條件的影響較大 研究表明研究表明L=355m、堤頭在彎頂附近

12、時，下引航道口門、堤頭在彎頂附近時，下引航道口門區(qū)通航條件相對較好。區(qū)通航條件相對較好。3.1 下游引航道優(yōu)化布置方案下游引航道優(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。 概化模型設計概化模型設計3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究（3）下游口門區(qū)水流特征）下游口門區(qū)水流特征 0100m平面比尺：流速比尺：8m/s0a) 1914m3/s b) Q=7000m3/s流場分布圖（L=420m、=160）3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究3.1 下游引航道優(yōu)化布置方案下游引航道優(yōu)化布置方案220270320370

13、420470050100150200250300350400 150o 160o導流堤長度(m) 回流區(qū)域長度(m) 1400220270320370420470 150o050100150200 160o 導流堤長度(m) 回流區(qū)寬度(m) 140o220270320370420470回流區(qū)域長度(m)導流堤長度(m) 140o 150o50100150200250 160o a）Q=1914m3/s回流區(qū)長度 b）Q=1914m3/s回流區(qū)寬度 c）Q=7000m3/s回流區(qū)長度圖5 回流范圍隨導航隔流墻長度的變化(Q=1914m3/s)Q=1914m3/s工況下，L320m時整個口門區(qū)基

14、本為回流，回流流速較大。隨著隔流墻長度的增加，口門區(qū)、連接段的回流長度、寬度、強度逐漸減小，L=420m時，回流區(qū)長度約100m、寬約60m，回流流速減小至0.62m/s 對回流強度的影響3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究3.1 下游引航道優(yōu)化布置方案下游引航道優(yōu)化布置方案對斜流強度的影響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 導流堤長度(

15、m)平均 縱向 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導流堤長度(m/s)平均 橫 向 流速(m/s) 140o a）縱向流速(Q=1914m3/s) b）橫向流速(Q=1914m3/s) 擴散區(qū)斜流強度隨導航隔流墻長度的變化圖 Q=1914m3/s工況下，回流區(qū)下方的斜流擴散區(qū)縱向流速、橫向流速平均值隨隔流墻長度的變化見

16、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時情況下橫流值有較明顯減小，橫向速度約0.33m/s。 3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究對斜流強度的影響2202703203704204700.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0平均 縱向 流速(m/s)導流堤長度(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 橫 向 流速(m/s)導流堤長度(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）縱向流速(Q=7000m3/s) d）橫向流速(Q=7000m3/s)擴散區(qū)斜流強度隨導航隔流墻長度的變化圖 Q=7000m3/s工況下，隨著隔流墻長度L的增加，縱向流速均呈增大趨勢。平均橫向流速在0.3m/s0.5m/s之間變化，

18、隔流墻長度L=320420m，橫向流速相對較小，約為0.35m/s3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究隔流墻長度隔流墻長度L對下游口門區(qū)水流條件的影響對下游口門區(qū)水流條件的影響=160、不同L時口門區(qū)中心線特征流速表 流量(m3/s)特征值(m/s)隔流墻長度（m）2202703203704204701914回流最大值0.680.920.870.660.620.17橫向流速最大值0.300.370.460.580.330.79縱向流速最大值-0.430.831.241.407000回流最大值0.570.310.340.670.300.52橫向流速最大值0.380.470.380.370.3

19、30.36縱向流速最大值1.281.561.681.751.922.41 堤頭位于彎頂上游時口門區(qū)回流強度大，堤頭位于彎頂下方時堤頭位于彎頂上游時口門區(qū)回流強度大，堤頭位于彎頂下方時枯期電站尾水出流時口門區(qū)橫流較強，隔流墻堤頭在彎頂稍下游位枯期電站尾水出流時口門區(qū)橫流較強，隔流墻堤頭在彎頂稍下游位置時通航水流條件相對較好，這與沙沱、銀盤的設計結果一致。置時通航水流條件相對較好，這與沙沱、銀盤的設計結果一致。3.銀盤引航道布置研究銀盤引航道布置研究尾水渠出口段岸線與壩軸法線夾角尾水渠出口段岸線與壩軸法線夾角對水流條件的影響對水流條件的影響L=420m、不同情況下橫流值比較表流量(m3/s)橫流最大值 (m/s)=140=150=16019140.570.810.5670000.590.740.34 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)范圍相對較大；Q=7000m3/s工況下，對回流區(qū)強度影響明顯減小。 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時最大，140時次之、160時最小 3.銀盤引航道布置研究銀盤引航