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作者：張緒進呂偉東劉平昌彭永勤單位：重慶交通大學西南水運工程科學研究所廣西西江開發投資集團有限公司

在充、泄水過程中，閥門段輸水廊道流態觀測結果表明，上閘首工作閥門井、上檢修閥門井及下閘首工作閥門井、上、下檢修閥門井水位均未出現低于廊道頂部而發生摻氣的現象．唯上閘首工作閥門后的下檢修閥門井處的廊道頂高程27.0m布置較高，在閥門雙邊開啟時間tv=7min時，充水至1.5min(原體)時，閥門井水位已降至廊道頂，且水面波動約有3.3m，處于發生摻氣的臨界狀態;而tv=7min單充至1.0min時，閥門井水位已低于廊道頂，并出現摻氣現象．由于原體船閘充水過程中不允許摻氣，因此，必須降低上閘首下檢修門井段廊道頂高程．

經水力學計算分析，將該段廊道頂高程修改降低至25.2m．試驗觀測結果表明，上閘首下檢修門井廊道頂高程降低后，在非恒定流充水情況下，閥門雙單邊開啟時間tv=7min充水時，最低檢修閥門井水位仍高于廊道頂1.5m左右，上述兩種工況均未出現摻氣現象．實測的該部位tv=7min充水(非恒定流，水位組合:43.1～29.0m)廊道壓力滿足規范要求(圖2)．

閘室停泊條件

原設計布置方案

為了解閘室內縱向水流的分配情況，除觀測閘室內流態外，還測定了各支管的流速(圖3)．資料表明，閥門開度n＜0.2時，前面支管出流大于后面支管，n＞0.3時，后面支管出流逐漸增多，且流速值大于前面支管;應該說，在出水段所有支管的流速分布是非均勻的，這與其輸水系統的特性、出水段布置長度密切相關．從閘室水流橫向分布看，當支管水流進入閘室第1道明溝時，由于其前正對的第1道消力梁開有6.5m×0.8m的孔，因此，大部分水流通過其孔進入第2道明溝翻涌上來，第1和第3道明溝水流水泡不明顯．因此，閘室橫向水面尚不太均勻．實測停于閘室內的2×2000t船隊、3000t單船系纜力資料表明，雖然也滿足規范要求，但其富裕量不大．

修改布置方案

經試驗反復觀測，認為閘室3道消能明溝內橫向水流尚不均勻的主要原因是支管正對的第1道消力梁開孔偏大，大部分水流未經消力梁阻擋通過其孔直接進入第2道明溝翻涌上來，導致第1和第3道明溝水流上涌不明顯，船舶橫向系纜力較大．針對這一情況，試驗中采取在第1道消力梁開孔的中間位置堵1.5m和1.0m寬兩種方案，以限制部分支管水流在閘室第1道明溝內擴散，增大第1道消力梁出口處的流速，以達到水流在第2，第3道明溝內均勻擴散;結果表明，3道明溝的水流分配較原設計均勻很多．當支管水流進入閘室第1道明溝時，該股水流被分成三部分，支管中心流核由于消力梁開孔中間位置被堵擋而折回該明溝內，兩側的水流通過該消力梁孔口進入第2，第3道明溝內擴散消能．

試驗中認真比較了在第1道消力梁開孔中間位置堵1.5m和1.0m寬兩種流態，前者由于消力梁開孔中間位置堵擋較寬，在第1道明溝的水流略顯多，且略有不規則水流紊動出現;而后者3道明溝的水流多比較均勻，無不良流態出現;通過對修改后的3道明溝的水流流態分析認為，第1道消力梁開孔中間位置堵1.0m寬的尺寸基本是合適的(圖4)．實測閘室內船舶系纜力較原方案大為減小(表1)，修改方案后，閥門雙邊、間歇單邊充水(tv=7min時，閥門開啟82s，停止300s，再開啟至全開)2×2000t船隊、3000t單船停于閘室內系纜力過程線見下圖，其中圖5為2×2000t船隊停于閘室內前端左岸方案修改前和修改后系纜力過程線圖(tv=7min，雙充，水位組合:43.1～29.0m)．

結語

(1)在設計最高與最低通航水位43.1～29.0m組合下，經對4種閥門開啟時間(tv=4，5，6和7min)的比較，考慮閘室內船舶停泊條件，試驗推薦采用雙邊閥門連續開啟tv=7min，相應的閘室充水時間為9min27s，泄水時間為10min57s，滿足船閘設計通過能力的要求．

(2)在上、下閘首推薦的閥門雙邊開啟時間tv=7min工況下，閘室充、泄水最大流量分別為410和365m3/s，閘室水面上升速度分別為2.7和2.5m/min;雙邊充、泄水系統平均流量系數分別為0.837和0.740;單邊充、泄水系統平均流量系數分別為0.865和0.770．

(3)在充水過程中，原方案上閘首下檢修門井出現摻氣現象，試驗將下檢修門井廊道頂由原設計高程27.0m降低至25.2m后，在推薦的閥門開啟速率工況下，避免了下檢修門井內的摻氣現象;該段的廊道頂部壓力亦得到明顯提高．非恒定流充水情況下，閥門雙邊、單邊間歇開啟時間tv=7min時，門后廊道頂的最低壓力由原方案－1.53和－2.67m分別提高至－0.66和－1.02m，更好地滿足了規范的要求．

(4)原設計閘室內第1根消力梁開孔尺寸太大，支孔出流未經碰撞消能．沖至第2道明溝內集中翻涌，紊動稍大，閘室內橫向的流量分配尚均勻;在推薦的閥門開啟速率工況下，實測2×2000t設計船隊、3000t單船某些測次最大縱、橫向系纜力已超出規范允許值;試驗在第1根消力粱開孔6.5m寬的中心堵1.0m，經對閘室流態觀察，三道明溝的水流分配較為均勻;閥門雙、單邊開啟時間tv=7min時，實測2×2000t船隊、3000t單船停于閘室內的最大縱、橫向平均系纜力均小于規范允許值．

(5)研究結果表明:對于平面尺度大、輸水要求高、中水頭的貴港二線船閘，通過上述各部位尺寸的調整、方案優化，選擇合適的閥門開啟速度和閘室內消能明溝型式，采用閘墻長廊道多支管輸水型式是可行的．