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三峡工程围堰发电期及通航初期提高船闸通过能力措施研究与实践
日期:2014年08月25日 16:04:15点击数:字号:【

自三峡船闸20036月试通航以来,至20079月,围绕挖掘三峡船闸通航潜力、进一步提高三峡船闸通过能力这一主线,本课题共进行了五个阶段的现场科学研究,涵盖了三峡船闸试通航期和围堰发电期水位135.00139.00m、通航初期水位144.00156.00m,以及船闸完建前、完建期和完建后不同阶段,共进行试验组次230余次,参加实船试验的船舶230余艘次。先后提出研究报告10篇,管理办法和规定5项,召开成果评审和验收会5次。本课题的创新成果如下:

1、针对船闸完建期仅一线运行、通航压力巨大的现实问题,特别是1闸首人字门不能投入运行的特殊情况,提出156.00m水位船闸由五级改为四级运行的重大设想,避免完建期使用事故检修门和叠梁门作工作闸门运行,从而缩短设备运行时间,提高船闸通过能力,是本课题重大创新。通过优化输水方式,解决了船闸四级方案超设计水头运行的关键技术难题,突破了船闸应用范围。

2、针对连续梯级船闸特点,提出四级运行方式下船舶待闸位置由设计和规范规定的上游靠船墩移至一闸室,从而缩短船舶进闸距离,显著提高船闸通过能力是本课题的另一重大创新。

3、在设计的输水方式下,船闸四级运行时一闸室水位波动、流速和纵向比降较大,水流条件不能满足船舶在一闸室安全待闸。为此针对不同运行水位,提出优化2闸首阀门开启方式实现一闸室船舶安全待闸的这一最为经济的工程措施,并通过水力特性分析和实船试验,检验了各种船型在一闸室待闸的停泊条件,确定了不同蓄水位阶段满足一闸室待闸条件的阀门运行方式,解决了一闸室待闸船舶安全的技术难题。

4、根据船舶在一闸室待闸这一新的过闸特点,提出了全新的的运行调度方案(连续调度船舶、静水进闸系缆、动水停泊待闸),工艺先进,达到了连续进闸、快速运行的目的。

5、首次阐明了三峡船闸在二、三闸室充水情况下十分复杂的一闸室水位波动变化规律,为运行方式优化提供了理论依据。

6、阐明了船舶系缆力波动与一闸室水体波动的相互联系及有待闸船舶后对水体波动的影响,分析了原型船舶系缆缆绳的松弛及弹性对船舶系缆力的影响,探讨了船舶系缆力控制标准,丰富的实船试验成果可为规范修订提供技术支撑。

本项研究是科研、生产与运输企业相结合的典范,研究成果均及时得到应用,并在不同蓄水阶段发挥了重要作用,取得了显著的经济和社会效益,充分发挥了科学技术成果是第一生产力的作用。试通航期提高船闸通过能力1.8闸次/日;围堰发电期进一步提高船闸通过能力23闸次/日;船闸完建期通过采用四级运行和一闸室待闸两项措施,过闸闸次提高了50%,有效地缓解了船闸完建期单线运行通航压力,超过国家发改委确定的完建期船闸的实际通过能力为单向下行1600万吨/的目标,也超过了努力争取达到单向下行2000万吨/的目标。完建后的研究成果可应用于三峡船闸通航后期汛期低水位运行,能提高23闸次/日,相当于增加一座升船机,潜在的社会经济效益巨大。中间级闸首采用新的运行方式可避免第一分流口空化,节省维修时间和维修成本,阀门及其启闭机运行更为安全可靠。

成果获2009年度中国水运建设行业协会科学技术奖一等奖。

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