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首页三汊河河口闸泄流特性研究与导流墙优化
"三汊河河口闸泄流特性与整流措施 (2014年)" 本文主要探讨了三汊河河口闸在大流量泄洪时遇到的过闸水流不均匀问题及其解决方案。该闸位于外秦淮河入江口,其泄流特性的研究对于确保河流安全和优化水利工程管理至关重要。作者通过建立大范围水深平均的二维数学模型,分析了河口闸的泄流特性,并结合河工模型试验结果校定了模型参数。 研究发现,导致过闸水流不均匀的主要原因包括河势分布和河道深泓位置。具体来说,河流的自然流向和深水区域的位置影响了水流通过闸门的方式,使得水流分布不均衡。此外,研究还指出,尽管拆除河口闸上游的阻水建筑物可以在一定程度上缓解偏流问题,但其改善效果并不显著。 为了有效改善这一状况,作者提出了采用37米墙长结合5度偏角的导流墙作为整流措施。这种设计能够引导水流更加均匀地通过闸门,从而提高泄洪效率和减小对周围环境的影响。导流墙的长度和角度选择是基于模拟计算和模型试验的结果,旨在最大程度地平衡水流,减少偏流现象。 关键词包括三汊河河口闸、导流墙、泄流特性、整流措施、秦淮河和长江,表明该研究聚焦于特定地理位置的水利设施优化,以及解决大流量泄洪中的技术问题。这些研究成果对于同类水利工程的设计和改造提供了理论依据和技术参考,对于保障河流流域的安全和洪水管理具有重要意义。 这篇文章深入研究了三汊河河口闸的泄流特性,并提出了切实可行的整流措施,以应对大流量泄洪时的水流不均匀问题。通过科学的模型建立和试验验证,为水利水电工程领域的实践提供了宝贵的理论支持。
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水利水电科技进展,2014,34(2)摇 Tel:025 83786335摇 E鄄mail:jz@ hhu. edu. cn摇 http: / / kkb. hhu. edu. cn
第 34 卷第 2 期
Vol. 34 No. 2
水 利 水 电 科 技 进 展
Advances in Science and Technology of Water Resources
2014 年 3 月
Mar. 2014
基金项目:水利部公益性行业科研专项(201201017) ;国家自然科学基金(51239003,51179058)
作者简介:郎韵(1989—),女,江苏兴化人,硕士研究生,主要从事计算水力学研究。 E鄄mail:mecial@ foxmail. com
DOI:10. 3880 / j. issn. 1006 7647. 2014. 02. 003
三汊河河口闸泄流特性与整流措施
郎摇 韵
1
,臧英平
2
,唐洪武
1
,曾摇 诚
1
,王玲玲
1
,肖摇 洋
1
(1. 河海大学水利水电学院,江苏 南京摇 210098; 2. 南京市三汊河河口闸管理处,江苏 南京摇 210036)
摘要:针对外秦淮河入江口的三汊河河口闸大流量泄洪时过闸水流不均的问题,建立了江 河 水闸
大范围水深平均二维数学模型来研究河口闸的泄流特性,并利用河工模型试验结果率定模型参数。
对长江不同水位流量组合及河口闸上游河床地形修整工况下河口闸大流量泄流特性模拟计算结果
表明,导致过闸水流不均的主要因素是河势及河道深泓位置;河口闸上游阻水建筑物的拆除对过闸
偏流的改善作用有限;37 m 墙长结合 5毅偏角的导流墙可有效改善过闸水流不均的现状。
关键词:三汊河河口闸;导流墙;泄流特性;整流措施;秦淮河;长江
中图分类号:TV131郾 4;TV66摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1006 7647(2014)02 0011 05
Discharge characteristics and flow regulation measures at Sanchahe River Gate / / LANG Yun
1
, ZANG Yingping
2
,
TANG Hongwu
1
, ZENG Cheng
1
, WANG Lingling
1
, XIAO Yang
1
( 1. College of Water Conservancy and Hydropower
Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. Nanjing Sanchahe River Gate Management Office, Nanjing
210036, China)
Abstract: In order to deal with the deflection of flow passing through the Sanchahe River Gate, which is located at the
conjunction of the external Qinhuai River and the Yangzte River, under large discharges, a two鄄dimensional depth鄄averaged
mathematical model was developed to investigate the discharge characteristics. Experimental results from river models were
used to calibrate the model parameters. Several typical operating conditions, including different combinations of the water
level and the discharge of the Yangtze River and the correction of the upstream riverbed topography, were studied. The
numerical simulation results show the following: the main reasons for the serious deflection of flow are the river regime and
the location of the river thalweg; removing the water鄄blocking facilities upstream of the gate has limited influence in
improving the pattern of flow passing through the gate; a guide wall with a length of 37 m and a deflection angle of 5毅 can
improve the pattern of flow passing through the gate significantly.
Key words: Sanchahe River Gate; guide wall; discharge characteristics; flow regulation measures; Qinhuai River;
Yangtze River
摇 摇 水闸枢纽选址一般要求在河道顺直、河势相对
稳定的河段
[1]
,河口建闸往往会引起闸下河道严重
淤积,给上游河道的排洪除涝带来不利影响
[2鄄3]
,而
某些特殊情况下因城市河道景观需要,须滨江临河
兴建水闸工程
[4鄄5]
。 三汊河河口闸( 以下简称河口
闸)位于外秦淮河入江口,是南京市秦淮河环境综
合整治工程的重要组成部分。 河口闸上游弯道受离
心力的作用产生横向比降,使得凹岸( 右岸)水面高
凸岸( 左岸) 水面低
[6鄄7]
,影 响了 河口闸泄流能力。
工程运行现状表明,河口闸大流量泄洪时,入闸水流
偏于右岸,并在左岸形成大范围回流区,导致河口闸
上下游、左右岸冲淤不均,进一步恶化了过流条件,
甚至危及河口闸的结构稳定与安全运行,因此迫切
需要对河口闸泄流过程中的水动力特性进行深入研
究,揭示过闸水流不均的原因,并探究整流措施
[8鄄9]
。
过闸水流不均可能与河口闸上下游水位、流量、河势
及河床地形等多个因素有关,基于河口闸位于外秦
淮河入江口的特殊地理位置,为充分考虑长江水位
流量对河口闸泄流特性的影响,开展了包括长江夹
江、外秦淮河及河口闸工程在内的大范围水动力特
性模拟研究。 本文根据 2012 年的实测地形资料和
河口闸运行调度的实际工况,建立了江 河 水闸大
范围水深平均二维数学模型,模拟了河口闸大流量
泄洪时过闸水流流态,分析过闸水流不均的原因,并
提出改善流态的措施。
1摇 数学模型的建立与验证
1. 1摇 控制方程与定解条件
正交曲线坐标系下沿水深平均二维流动的控制
方程组:
·11·
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