五里亭船闸下游引航道综合整治.pdf

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1、第4期水利水运工程学报No.42017年8月HYDRO-SCIENCEANDENGINEERINGAug.2017DOI：10.16198／j.cnki.1009-640X.2017.04.001王晓刚，王小东，宣国祥，等.五里亭船闸下游引航道综合整治[J].水利水运工程学报，2017（4）：1-7.（WANGXiaogang，WANGXiaodong，XUANGuoxiang，etal.ComprehensiveregulationofnavigationconditionsoflowerapproachchannelofWulitingnavigationlock[J].Hydro-Sci

2、enceandEngineering，2017（4）：1-7.（inChinese））五里亭船闸下游引航道综合整治王晓刚，王小东，宣国祥，鄢俊（南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029）摘要：以五里亭船闸下游引航道整治措施为例，建立了二维水流数学模型，对岸嘴开挖、隔流墙设置、疏浚、航线调整等措施进行研究，详细阐述了典型引航道水流条件的逐步优选过程，提出了五里亭船闸下游引航道推荐整治方案。通过对方案的逐步优选，得出：①引航道整治措施优选是多约束条件下的渐进过程，除论证通航可行性外应兼顾发电、行洪可行性，孤立分析通航整治措施可能给出极不合理的工程建议，而这在许

3、多通航论证中常被忽视；②对于具体工程，引航道隔流墙的长度理论上存在最优值；③淹没式长隔流导航墙可满足掩护引航道水流条件的要求，同时也不妨碍电站出力和河道泄洪，是通航水流条件较差船闸引航道整治的有效措施。关键词：整治措施；通航条件；引航道；水动力模型中图分类号：U641.2文献标志码：A文章编号：1009-640X（2017）04-0001-07船闸是内河航道网的关键节点，船闸引航道口门区是主河道动水与引航道静水的交界区域，主河道内动水水体和引航道内静水水体相互作用时，水流流线发生弯曲，形成斜向二次流，是改善引航道水流条件需要解决的主要问题。随着我国内河航运需求的不断增长，一些老旧船闸的升级改造

4、成为内河航运的重要议题。老旧船闸的引航道多为全开敞式，有些甚至还处在河道弯段，水流条件较差（如本文的五里亭船闸下游引航道处于河道弯段，且水深很浅），这种情况下，要提高该类枢纽通航标准，提升余地及可采用的措施均非常有限。针对此类船闸，研究有效改善船闸引航道水流条件的措施具有重要意义。对于引航道水流条件，国内外[1-2][3-5]学者已研究了多种有效的改善措施，如顺直或扩宽岸线、调整导流堤长短、改变堤头形式、设置开孔[6-8]式导堤以及浮式导流堤等，这些措施已在很多工程中得到应用。但由于老旧船闸工程的复杂性和改善条件的局限性，研究恶劣条件下通航水流条件改善措施，对于提升老旧船闸通过能力具有重要意义

5、。五里亭水利枢纽位于浙江省丽水市青田县境内，处于瓯江干流丽水段，坝址地处瓯江干流中段五里亭村口下游附近的大溪上，距丽水市区约29km，距青田县城约45km。五里亭枢纽以发电为主、结合改善航运条件等综合利用。已建五里亭船闸的上、下游引航道长度及宽度均不能满足四级船闸标准，本次设计改建后的船闸下游引航道尺度为350.0m×50.0m×3.0m（原下游引航道宽度约23m），改建后的五里亭船闸通航水位分别为：上游最高通航水位36.5m，上游最低通航水位36.0m，下游最高通航水位28.0m，下游最低通航水位27.5m。在工程初步设计阶段，由于所涉方案众多，利用数学模型进行枢纽选址、引航道布置研究具有[

6、9-10]很大优势，也是通行做法。本文以五里亭船闸改造工程下游引航道综合整治为例，阐述发电、行洪与通航多约束条件下引航道水流条件改善优选思路，并提出了一种应用前景广泛的淹没式隔流导航墙型式。收稿日期：2016-07-23基金项目：国家自然科学基金资助项目（51409173）；交通运输部科技项目“西江航电枢纽利用船闸通闸泄水进行引航道清淤的技术研究”（20113287461680）作者简介：王晓刚（1980—），男，江苏常熟人，教授级高级工程师，博士，主要从事工程水力学研究。E-mail：xgwang＠nhri.cn2水利水运工程学报2017年8月1二维水流数学模型1.1数学模型建立针对五里亭枢

7、纽所在河道形状及水流特征，选用沿水深平均的平面二维水流数学模型，基本方程为：水流连续方程：∂Z／∂t＋∂uH／∂x＋∂vH／∂y＝q（1）水流动量方程：22∂uH∂uuH∂uvH∂Z∂æ∂uö∂æ∂uöuu＋v∗＋＋＝-gH＋çνH÷＋çνH÷-g＋fvH＋qu（2）tt2∂t∂x∂y∂x∂xè∂xø∂yè∂yøc22∂vH∂uvH∂vvH∂Z∂æ∂vö∂æ∂vövu＋v∗＋＋＝-gH＋çνH÷＋