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重庆草街航电枢纽工程通航关键技术研究
日期:2014-08-25点击数:字号:【

重庆草街航电枢纽是嘉陵江梯级渠化中规模最大的航电枢纽工程,是国家西部大开发的十大重点建设工程之一。枢纽规模大,船闸水头高,泄洪单宽流量大,坝址河道较窄,连续弯道河势复杂,枢纽总体布置及通航水力学是工程建设中的重大关键技术难题。本项目采用现代先进试验技术,通过10余座不同类型的物理模型试验,结合数学模型计算分析和类似工程原型观测成果,对枢纽总体布置、泄洪消能防冲、上下游引航道通航水流条件、船闸输水系统水力学、阀门水力学、施工期通航与导流等各个方面进行了系统深入研究,取得了多项创新成果,其中主要包括:

1)提出了既满足枢纽大流量、低佛氏数(Fr)泄洪消能要求又满足中小流量通航水流条件的枢纽消能措施及引航道口门区布置型式。提出了消能界限流量标准重点守护的消能工布置原则,并将二级消力池调整为一级综合消力池,缩短了消力池长度,节省了工程投资。

2)提出了主动防护与被动防护的顶部突扩和底部突扩相结合的新型阀门段廊道体型+综合通气措施新技术,解决了高水头船闸阀门空化难题,提高了船闸水力学学科研究水平。首次提出了升坎自然通气措施解决突扩体自身空化问题。

3)首次将较简单的闸墙长廊道闸底横支廊道顶出水孔输水型式应用于水头高、规模大的草街船闸,确定了各部位合理的面积比,解决了闸室停泊条件问题,拓展了该输水系统型式在我国船闸设计中的应用范围。

4)提出了将上下游引航道由对称布置调整为非对称布置、口门区岸线内扩以及通航船队由一字形顶推方式优化为梭形顶推等措施,大大改善了枢纽通航条件,保证了船舶航行安全。

5)采用二维数学泥沙模型和全沙实体模型研究了坝区泥沙的冲淤形态,提出并优化了基于螺旋流理论的带漂檐的г形导沙坎结构,可有效防止泥沙进入电厂进水口,减少粗颗粒泥沙对水轮机通流部件的磨蚀。

6)论证并提出了适合山区河流特点的草街枢纽最高通航流量,既满足了通航保证率又可减少工程投资。

7)首次提出了船闸单侧输水系统水力学和阀门水力学成套技术,具有创新性。

本项目主要成果都已在工程建设中得到应用,一期直接节省工程投资8790万元,二线船闸建设期减少高速公路改线5.0km,预计可节约工程投资40000万元,经济和社会效益十分显著。研究成果如阀门防空化新技术、最高通航流量、输水系统形式、山区河流上下游引航道布置等成果为《船闸总体设计规范》、《船闸输水系统设计规范》等行业标准的修订提供了技术基础,提高了学科水平。同时上述成果与山区河流枢纽总体布置、大流量低佛氏数(Fr)泄洪消能布置及导沙排沙措施等成果一样具有十分广阔的推广应用前景。

成果获2010年度中国航海学会科学技术奖二等奖,及2012年度重庆市科技进步二等奖。

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