船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究

水利水电技术第４１卷２Ｏｌ０年第１０期　船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究　孟祥玮　，高学平　，周华兴　（１．天津大学建筑Ｓ－程学院，天津　３０００７２；２．天津水运工程科学研究院，天津　３００４５６）　摘要：利用物理模型结合数学模型，研究船闸泄水进入中间渠道后，中间渠道内的水流条件与渠道　尺度的关系。根据波动特性，对渠道内水体波动进行了定义。试验发现，船闸泄水正波在前进中波前　逐渐变陡，到一定程度，波前水体形状将不再稳定，并形成短周期波。当中间渠道长度约等于泄水波　长度一半时，船闸中间渠道振荡波最大。为改善水流务件，应调整输水时间、渠道水深等，以改变泄　水波形状，或者直接改变渠道长度。　关键词：模型试验；船闸泄水；中间渠道；渠道尺度；通航水流条件　中图分类号：Ｕ６４１　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０８６０（２０１０）１０—００３１—０６　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆｒｏｍ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｓｈｉｐ　ｌｏｃｋ　ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｎ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ＭＥＮＧ　Ｘｉａｎｇｗｅｉ　一，ＧＡＯ　Ｘｕｅｐｉｎｇ　，ＺＨＯＵ　Ｈｕａｘｉｎｇ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｃａｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｉｐ　ｌｏｃｋ　ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｏｍｉｎｇ—ｉｎ　ｉｓ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｈｅｒｅｉｎ；ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｉｓ　ｄｅｆｉｎｅｄ　ａｓ　ｗｅｌ１．Ｉｔ　ｉｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｆｒｏｎｔ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｉｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｉｎ—　ｃｒｅａｓｉｎｇ　ａｌｏｎｇ　ｉｔｓ　ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ　ｆｒｏｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｉｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｕｎｓｔａｂｌｅ　ｔｏ　ｓｏｍｅ　ｅｘｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｃｒｅａｔｅ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｓｈｏｒｔ　ｐｅｒｉｏｄ　ｗａｖｅｓ．Ｔｈｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ　ｗａｖｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｉｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｍａｘｉｍｕｍ，ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｈａｌｆ　ｏｆ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ　ｗａｖｅ．Ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｓｈａｐｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｗｉｔｈ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｆｌｌｉｎｇ　ｔｉｍｅ，ｗａｔｅｒ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅｌ，ｅｔｅ．，ｏｒ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ；ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｏｆ　ｓｈｉｐ　ｌｏｃｋ；ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｃｈａｎｎｅｌ；ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｃｈａｎｎｅｌ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　１　引　言　高坝通航建筑物一般采用升船机或多级船闸。多　级船闸有连续梯级和带中间渠道的分散梯级两类布置　型式。中间渠道是一种两端封闭的通航渠道。船闸设　特性确定以后，引航道水体波动的特性则主要取决于　中间渠道的尺度，如渠道长度、宽度、水深及断面形　状等。　中外学者对船闸中间渠道中的水力学问题，曾结　合具体工程进行过大量研究，对渠道内水流运动规律　有了较深人的认识　。　。过去的研究大多根据工程需　中间渠道方案的优点是：中间渠道两端船闸可以独立　运行，调度较灵活；船闸补溢水可由中间渠道调整。　要，围绕着工程的布置型式和特定边界条件进行，由　于问题的复杂性以及研究手段、规模的限制，系统的　规律性研究尚显不足。为寻找规律，本文研究上游船　闸泄水进入中间渠道的水力特性　，探讨矩形断面　较简便；通航建筑物布置可合理利用地形，避免大的　开挖；减小输水阀门上的作用水头，能改善阀门运转　条件等。　当上游船闸泄水进入中间渠道或下游船闸从中问　渠道内取水时，中间渠道内会产生非恒定波流，从而　对船舶航行、船闸运转等产生不利影响。船闸灌泄水　收稿日期：２０１０．０３　２０　作者简介：孟祥玮（１９６５一），男，研究员。　３１　孟祥玮，等∥船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究　中间渠道尺度与船闸泄水中间渠道内非恒定通航水流　阀门开启时间６　ｍｉｎ的试验条件为例，简述上级船闸　泄水水力特性。　条件的关系。　２研究条件与方法　２．１　船闸相关尺度　试验观测的船闸水力特性曲线见图１。图中表示　了输水时闸室水位、水头及流量变化过程，同时给出　了数学模型的计算结果。数学模型计算结果与物理模　根据《内河通航标准》（ＧＢ　５０１３９－－２００４）的规定，　限制性航道Ⅳ级船闸宽度取１２　１１１，有效长度１２０　ｍ。　两级船闸均采用集中输水系统，闸室尺度（长×宽）　为１３０　ＩＴＩ×１２　ｍ；采用单侧廊道输水，廊道截面尺寸　型试验成果吻合良好，说明数学模型计算合理，可以　用来研究中间渠道内水流运动规律。　ｌ　４　１　２　为４　ｍ×４　Ｉｎ；平板阀门段高度为３．４　ＩＴＩ；阀门面积为　１３．６　ｍ　；输水惯性长度约为１００　ｎｌ；船闸水头为１５　～４５　ｍ。船闸输水阀门开启时间均采用６　ｍｉｎ，通过　改变水头的办法改变最大流量，输水时间在１０　ｍｉｎ　左右。上级船闸泄水进入中间渠道。上级船闸泄水廊　道出口在渠道上游端，采用明沟消能方式，沿横向均　匀分布。　２。２中间渠道尺度　船闸中间渠道采用规则渠道。根据《内河通航标　∞加∞舳鲫　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　加　０　加蚰　Ｏ　０　准》（ＧＢ　５０１３９－－２００４），ＩＶ级限制性航道宽度４０　１ＴＩ，　水深２．５　ｍ。试验选择渠道长度７００～２　０００　ｉｎ，以　２　０００　ｍ为主；渠道宽度选取４０　１ＴＩ和６０　ｍ，以４０　ｍ　为主；渠道起始水深，上游船闸泄水２．５～７．０　ｍ，　以２．５　ＩＴＩ、３．０　Ｉｌｌ为主。断面形状为矩形。　２．３研究方法　根据试验目的、试验场地、供水条件及试验精度　要求，船闸中间渠道物理模型为正态，按重力相似准　则设计，几何比尺４０。船闸及输水系统、中间渠道、　驳船模型均选用塑料板制作，满足模拟相似要求。中　间渠道模型总长５０　ｍ，宽２．５　ＩＴＩ。渠道模型离地面高　１．５　ｍ，上级船闸模型最高处距地面３．０　ＩＴＩ。　船闸灌泄水在中间渠道的水体运动本质上属于明　渠非恒定流。这种波动具有传递流量的性质，波动所　及之处，要引起当地流量和水位的改变。水力要素是　时间和位置的函数。对于断面形状规则，渠身顺直的　人工渠道，可用一维方程组描述非恒定流的运动，详　见参考文献［９—１０］。研究中建立了中间渠道一维数　学模型，配合物理模型进行分析。　３船闸水力特性　上级船闸泄水进人中间渠道，调平闸室与渠道水　位，使船闸水位下降，渠道水位上升。该情况类似于　连续２级船闸的灌泄水过程，只不过下级船闸是中间　渠道，其水域面积比上级船闸大很多。以矩形渠道长　２　０００　ＩＴＩ、宽４０　ｍ，水深３．０　ｍ，船闸初始水头３０　ｍ，　：３２　１　０　０　８　量　＼　０６　ｇ　。Ｊ　＼　０　４《　＾　ｇ　０　２　＼　０　５００　Ｖｏ０　１　５００、　０ｏ　０－３　００，．　－０　２　—０　４　，／ｓ　图１　上级船闸泄水水力特性曲线　从图１可看出泄水过程的物理现象及水力特征　值。船闸输水时间约１０　ｍｉｎ，最大流量约１３３　ｍ　／ｓ。　输水后约１１　ｍｉｎ，水流受惯性影响，流量越过０点，　出现负值，即中间渠道水体反过来流人闸室。此时反　射波尚未返回，是惯性超降使闸室水位低于渠道水　位。等流速为０后，由于反向水头的作用，渠道水体　又流人闸室。输水过程线呈起伏状是中间渠道水位波　动造成的。船闸泄水是中间渠道波动的外因，泄水特　性决定了渠道波动的主要特征值。波动后期的特性主　要取决于中间渠道的尺度。　４中间渠道水力特性　４．１　中间渠道的波动形态　与图１相同试验条件下，中间渠道瞬时水面线　见图２和图３。相邻两个曲线时间间隔１　ｒａｉｎ。中间　渠道长２　０００　ＩＴＩ，０　１ＴＩ处为上游端部，２　０００　ｍ处为　下游端部。图４为渠道两端及中部定点水位时间过　程线。　上级船闸泄水进人中间渠道，形成一个高于原水　面的长波即推进波ｈ　。推进波沿渠道向下游运动，　在前进过程中波高减小、波前端部变陡。由于渠道长　度较短，渠道内看不到完整波形。约７　ｒａｉｎ，推进波　传递到渠道下游端部，并开始反射、叠加，形成反射　波ｈ，。反射波向上游传播，在前进过程中波高　、、　波前变陡，到上游端部又发生反射、叠加，此后的波　动称为振荡波ｈ　。如此往复运动，最后在渠道内形　成以中部为节点的驻波，直至消失。试验测得最大振　水利水电技术第４ｉ卷２Ｏ１０年第１０期　４　５Ｏ　４．００　Ｌ＿　３　５ｏ　３．００　１　２．５０　５００　１　０００　１　５００　上／ｍ　图２上级船闸泄水中间渠道内水面线（Ｏ一１２　ｒａｉｎ）　图３上级船闸泄水中间渠道内水面线（１３～１９　ｒａｉｎ）　图４上级船闸泄水中间渠道内定点水位变化　荡波波高约１．０　ｍ，船闸泄水１　ｈ以后，中间渠道内　仍然有波幅约０．３　ｍ的振荡。　４．２中间渠道的流速　中间渠道两端及中部流速过程线见图５。上级船　闸泄水，渠道上游端部流速过程与船闸流量过程近　似，从０到最大又变小，衰减很快。　中间渠道中部的流速比下游端部流速略大，且衰　减较慢。原因是，泄水流量传递到中部时，水位降　低，过水面积减小。衰减慢是由于波动特性决定的。　振荡波能量在渠道两端表现为势能即水位的变化，而　在中部则以动能的形式表现，即流速的变化。在下游　端部流速甚小，原因同上。　水利水电技术第４１卷２０１０年第１０期　孟祥玮，等∥船闸中问渠道尺度对通航水流条件影响的研究　４．３中间渠道的短波　上级船闸泄水，中间渠道振荡波的周期约１０　ｍｉｎ。　波动开始约２～３个周期时，在波体头部位置出现明显　的短周期波动，简称短波。从图４取２０～２８　ｍｉｎ的一　段波形放大显示，见图６。图中显示了波动经下游　端部反射后向上游传播时定点观测到的水位波动　情景。在模型上观看，可观测到长波波前有一串　明显的短波随长波运动。试验条件下短波波高约　０．３　ｍ，周期约５　ｓ。经对试验数据进行分析，短　波波长约２５　ｍ。短波波长小于驳船队长度１　１７．７５　ｍ。　图６上级船闸泄水中间渠道内的短波　短波在涨水波前进的过程中发生于波前，然后发　展、衰减直至消失。由于涨水波水体表面波速大于底　部波速，涨水波在前进中波前逐渐变陡。当波前比降　达到某个限值时，波前水体形状不再稳定，就会出现　短波。而随着涨水波本身波高逐渐变小，短波也跟着　衰减并消失。　根据试验资料，当比降约０．１７％～０．２３％会发　生短波现象。当涨水波波前水面比降大于０．１７％开　始出现短波，当比降大于０．２３％一定出现短波。此　二比降值均已经超过通航标准要求，因此严格讲，　中间渠道内不允许出现这种短波。当短波波高超过　某限值时，必然给通航水流条件、船舶航行和船闸　孟祥玮，等∥船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究　运转带来不利影响。由于短波周期短，输水廊道的　就是纵向力的变化特性。　水位调平作用小，短波易使船闸人字门产生反向作　用水头。　根据推进波、反射波及振荡波定义，可知只有振　荡波能够产生人字门反向水头，因此推进波、反射波　波高并不直接影响船闸运转。而长周期波动的波高对　船舶的影响也主要表现在水位升降。　因此，中间渠道内通航水流条件的优劣，可用渠　图４显示，渠道上游端部测点在船闸泄水流量最　大，水位出现峰值时也有短周期的波动。从接下来渠　道中部测点、下游端部测点的水位过程来看，这个波　动的波高在随着长波传播的过程中很快减小，到渠道　下游时，基本上可以忽略不计了。这种波动的成因应　道内最小水深Ｄ…　、最大比降　以及渠道内最大振　荡波波高ｈ：和断面流速Ｕｍａｘ等水力参数进行衡量，其　中比降和振荡波均包含短波作用。当运转中有一项指　该是船闸泄水过程中流量脉动引起的。将图４取２～　８　ｍｉｎ的一段波形放大显示，见图７。可见，这一段　的水位波动特性与由于正波波前变陡产生的短波性质　截然不同。　图７船闸泄水过程中的脉动　５船闸泄水对中问渠道水流条件的影响　综上所述，当中问渠道长度、宽度、水深以及船　闸水力特性改变时，中间渠道波动水力参数会跟着变　化，但是波动的主要特性不会改变。上级船闸泄水，　调平闸室与渠道水位，渠道内水位是上升的，涨水波　来回反射在原水面以上，而形成的振荡波则在调平以　后的水面上下振荡。上船闸泄水一般不会引起渠道内　局部水深不足。　对于中间渠道的长波，船闸人字门处于开启状态　时，渠道水位与闸室水位基本一起升降。当人字门处　于关闭状态，而输水廊道阀门呈开启状态，有调平闸　室水位与渠道水位的作用，不会出现太大的反向水　头。只有当人字门和输水阀门同时关闭时，振荡波能　产生反向水头，影响人字门正常运转。　对于中间渠道的短波，当人字门处于开启状态，　短波从渠道进入闸室，由于横断面缩窄，波高加大，　影响加剧。当人字门处于关闭状态，无论输水廊道阀　门处于何种状态，短周期波都可能使人字门产生反向　水头，影响人字门正常运转。　船舶纵向力受比降控制，所以比降的变化特性也　标超过标准，则会影响通航。　６　中问渠道水力要素与尺度的关系　６．１　中间渠道水力要素与长度的关系　中间渠道Ｂ　＝４０　ｍ，Ｄ　＝２．５　ｍ，船闸／４０＝３０　ｍ，　ｔ　６　ｍｉｎ条件下的试验成果，见表１。不同渠道长度　时船闸泄水流量Ｑ…＝１３２．４６～１３４．３６　ｍ　／ｓ基本一　致。但存在各渠道长度水流波动特性的差别，可认为　是渠道长度影响的结果。　表１　中间渠道不同长度的水力要素（Ｄ　＝２．５　ｍ）　Ｑ　ｈＰ　ｈ，　ｈ：　△Ｈ　３　／ｍ　／ｍｉｎ　／ｍ３．ｓ一　／ｍ　／ｍ　／ｍ　／ｍｉｎ　／ｍ　／％　／ｍ．ｓ一　７００　９．２８　１３３．Ｏ２　０．６９　１．２３　０．２４　３．７０　１．６６　Ｏ．１９　１．１７　１　０００　９．３Ｏ　ｌ３２．６９　Ｏ．６８　１．２０　０．３９　５．８３　１．２４　０．２１　１．１０　ｌ　２００　９．４０　１３２．３５　０．６６　１．１６　Ｏ．５０　７．２３　１．２３　０．４９　１．１５　１　４００　９．３３　１３４．１８　Ｏ．７２　１．１９　０．９ｌ　８．７８　１．１６　Ｏ．６ｌ　１．３４　２　０００　９．６Ｏ　ｌ３２．４６　Ｏ．７２　１．１２　０．９７　１２．７５　ｌ　Ｏ８　０．４５　１．３２　注：，Ｊ　为渠道长度；７１为船ｆ嗣输水时间；Ｑ…为船闸输水最大流　量；ｈ　为推进波波高；ｈ，为反射波波高；ｈ　为振荡波波高；　为振　荡波周期：ＡＨ为渠道内最大水位变幅；，为渠道内最大比降；　为渠　道内最大流速。　渠道长度从７００　ｍ变化到２　０００　ｍ，推进波、反　射波、最大流速变化均不大，振荡波、周期、水位变　幅、最大比降则规律明显。最大水位变幅△日随渠道　长度增加有所减小。原因是闸室水体体积是固定的，　渠道短，水域面积小，船闸泄水引起的中间渠道水位　变化大；渠道长度长，水域面积就大，水位变化自然　减小。　渠道长２　０００　ｍ和１　４００　ｍ，通航控制条件是振　荡波和比降。渠道长１　０００　ｍ以内，通航控制条件是　比降和流速。　根据推进波、反射波与振荡波的定义可知：推　进波与渠道长度没有关系，只与船闸泄水最大流量　和渠道断面尺度有关。反射波波高随渠道长度增加　逐渐减小。原因是：推进波前进过程中，波高逐渐　降低，渠道越长，形成的反射波会越小。最大流速　水利水电技术第４ｌ卷２０１Ｏ年第１０期　孟祥玮，等∥船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究　随渠道长度缩短而减小。原因是：最大流速出现在　泄水最大流量出现的同一时刻，位置在渠道上游端　中间渠道时，应该避开出现最大波高的长度。具体做　法是：调整输水时问　以改变出现最大流量的时间，　部，当波动反射叠加引起水深增加，流速会相应减　小。　调整水深以改变波速从而改变波长，或者直接改变渠　道长度。　振荡波周期随长度明显增加。因水深基本不变，　所以波速也基本不变。渠道长度增加，波动传播距离　在试验的中间渠道长度范围内，振荡波波高随长　度增加明显增大。观察表明，振荡波大小与出现最大　反射波时刻中间渠道内最大水位差有关，反映中间渠　长，必然使往复波动周期加长。　最大比降也随中间渠道长度增加而增加。上级　道内水体不平静程度。当泄水结束瞬间，如推进波波　峰正好到达下游端部，此时由于反射作用，渠道下游　船闸泄水形成推进波。初始推进波波前任一点的水　端部会出现较高水位，从而渠道内会形成较大的水位　差并产生较大的振荡波波高。当中间渠道长度进一步　延长，由于推进波坦化，渠道下游端部波动反射后的　水位会有所降低，中间渠道内的水位差会变小。而当　中间渠道较短，由于波峰在下游端部反射叠加时，渠　道上游端水位已经受到反射波影响而升高，中问渠道　内的水位差也不是最大。　因此，存在使振荡波波高最大的不利长度，当　中间渠道恰好是这个长度时，会出现最大振荡波波　高。当中间渠道长度远小于或大于不利长度，都不　会出现最大振荡波波高。由于波动传播速度的主要　影响因素是水深，所以当水深加大，出现最大振荡　波的渠道长度会相应增加。根据以上分析，渠道最　不利长度可以根据波速和船闸泄水出现最大流量到　泄水结束的时间乘积进行估算，这个长度约等于推　进波长度的一半。水深２．５　ｎｌ，波速约５　ｍ／ｓ，最大　流量到泄水结束的时间约５．５　ｒａｉｎ，计算最不利长　度约１　６５０　１２１。　为了验证以上分析，利用数学模型对５　０００　ｍ以　内的渠道长度情况进行了计算。其他条件不变，只是　改变中间渠道的长度。图８是水深２．５　ＩＴＩ振荡波波高　与中间渠道长度的关系。　图８振荡波波高与中间渠道长度的关系（Ｄ　＝２．５　ｍ）　可见中间渠道长度在１　７００　１ＴＩ附近时，振荡波波　高最大，与估算值接近。为了减小振荡波波高，设计　水利水电技术第４１卷２０１０年第１０期　面比降与流量增率成正比，最大比降在船闸泄水流　量增率最大的时刻发生。推进波前进过程中，由于　正波上部波速比下部大，致使波前比降逐渐加大。　同时正波前进中受重力作用波高会不断坦化变小。　从反射波随渠道长度减小的趋势可以证明这一点。　水面比降是根据两测点间距和水位差计算得到。因　此当波前长度大于水位测点间距，试验观测到的现　象是比降逐渐加大；反之，试验观测到的现象是比　降逐渐减小。也就是说观测到的比降不会无限增　加，当波高消失，比降随之消失。推进波反射以后　规律相同。在船闸泄水过程一定的前提下，为了满　足中间渠道内比降标准，渠道长度应该小于某个限　制值。初始流量增率越小，可能采用的渠道长度越　大。　６．２　中间渠道水力要素与水深的关系　中间渠道长２　０００　ｎｌ，宽４０　ｍ，船闸水头３０　ＩＴＩ，　阀门开启时间６　ｍｉｎ、水深２．５、３．０、３．５、５．０、　６．０　ｎｌ的试验成果见表２。从表２看出：不同渠道水　深时船闸泄水流量Ｑ…在１３２．４６～１３８．２５　ｍ　／ｓ之间　变化。最大流量随着水深有少许增加。随渠道水深增　加，推进波、反射波、振荡波、渠道内的最大流速逐　渐减小。原因是水深加大，波速加快，相同流量在渠　道断面宽度不变时，必然使波高、最大水位变幅、比　降减小，短波现象逐渐减弱。　表２　中间渠道不同水深的水力要素　Ｄ　Ｑ　蹦　ｈＰ　ｈ，　ｈ　△Ｈ　／ｍ　／ｍ　．ｓ一　／ｍ　／ｍ　／ｍ　／ｍｉｎ　／ｍ　／％　／ｍ．ｓ一　２．５　９．６０　ｌ３２．４６　Ｏ．７２　１．１２　０．９７　１２．７５　１．０８　０．４４５　１．３２　３．Ｏ　９．６９　ｌ３３．Ｏ９　０．７０　１．０６　１．Ｏｌ　１１．７０　１．０７　０．３５８　１．０７　３．５　９．８７　ｌ３５．６１　Ｏ．５８　１．０４　０．９９　１１．Ｏ３　１．０２　０．１２６　０．９７　５．０　９．１ｌ　１３８．２５　Ｏ．５Ｏ　Ｏ．９２　Ｏ．８ｌ　９．３Ｏ　Ｏ．９ｌ　Ｏ．１１Ｏ　０．６９　６．３　中间渠道水力要素与宽度的关系　将宽度４０　１ＴＩ与６０　１ＴＩ的中间渠道内水力要素如表　３所列。该表是船闸　＝３０　ＩＴＩ，ｔ　＝６　ｍｉｎ，渠道为，Ｊ　孟祥玮，等∥船闸中间渠道尺度对通航水流条件影响的研究　＝２　０００　ｍ时Ｄ　＝３．０　Ｉｎ，Ｌ　：７００　ｍ时Ｄ　＝２．５　ｍ的　（２）正的推进波前进过程中波前坡度会逐渐变陡、　波高逐渐变小。当比降增加到一定程度，波前形状不　再稳定。这是模型试验中观测到的水力现象。今后应　进一步研究不同水深、不同起始波高和低摩阻条件下、　试验结果。由表３可看出：在渠道宽度６０　ｍ时，振　荡波高度、水面比降、短波波高、最大流速以及水位　变幅比宽度为４０　ｌＣｉｒｌ时的要小。原因是：渠道宽度加　大，减小了单宽流量，从而使推进波高度成比例减　小，相应反射波、振荡波、水面比降、短波、水位变　化幅度均减小。因此从改善中问渠道通航条件看，增　加宽度是有效的措施。　表３　中间渠道不同宽度的水力要素　波高的沿程衰减以及比降的沿程增加过程。对这一问　题进行深人的研究，是对明渠水力学理论的完善，对　深入理解引航道、中间渠道水流条件也有重要意义。　参考文献：　王秉哲，张吉，解曼莹．高水头船闸中间渠道内涌浪问题的研　Ｌ　／ｍ　Ｂ　／ｍ　Ｑ…　／ｍｉｎ　／ｍ　・Ｓ一’　ｈ　／ｍ　／ｍｉｎ　△日　／ｍ　３　／％　／ｍ・ｓ一　究［Ｊ］．水道港口，１９８８（４）．　吴时强，丁道扬．中间渠道内非恒定流数值模拟［Ｊ］．水利水　运科学研究，１９９７（３）．　杨宜章，钟放平．多级带中间渠道的船闸中间渠道设计有关问　题的探讨［Ｊ］．湖南交通科技，１９９９（１）．　周华兴．船闸输水阀门开启对停泊条件影响的研究［Ｊ］．水道　港口，１９８９（３）．　２　０００　４０　２　００Ｏ　６０　７ｏ０　４０　９．６９　９．６５　９．２８　１３３．０９　１３６．６４　１３３．０２　１．Ｏ１　１１．７０　１．０７　０．３５８　１．０７　Ｏ．７３　ｌ１．９５　０．７５　Ｏ．２ｌ０　０．７９　０．２４　４．７０　１．６６　Ｏ．１９０　】．１７　７ｏｏ　６０　９．５９　１３４．９４　Ｏ．１２　４．９Ｏ　１．１４　０．０９０　０．７３　７结语　ｌ寸ｌ　］　ｊ周华兴，郑宝友，李金合．船闸引航道口门区水流条件限值的　　ｊ　探讨［Ｊ］．水运工程，２００２（１）．　（１）振荡波波高是通航水流条件控制因素，振荡　盂祥玮，周华兴，曹玉芬，等．船闸设中间渠道的尺度和水力　波波高与渠道长度有关，会出现拐点，设计渠道长度　时应避开最不利长度。这一认识，结合短波现象的发　现，给某些中间渠道工程出现的不利水流条件提供了　新的解释。今后应该在实际工程中，去发现类似的问　题，积累更多的经验，并在模型数据和经验公式的基础　特性及船舶（队）通航条件模型试验研究［Ｒ］．２００６．　ＧＢ　５０１３９－－２００４，内河通航标准［ｓ］．　ＪＴＪ　３０５－－２００１，船闸总体设计规范［Ｓ］．　ＪＴＪ／Ｔ　２３５－－２００３，通航建筑物水力学模拟技术规程［ｓ］．　孟祥玮，周华兴，高学平．船闸输水基本方程的应用［Ｊ］．水　利水电技术，２００８，３９（１０）：４５—４７．　上，提出中间渠道内波高和比降更加适用的计算方法。　・十”＋”＋一——卜”＋”十一—卜－．＋　＋“—卜一＋一＋“—卜”＋一＋“—卜一＋　・（责任编辑林雁庆）　简讯・　太湖流域综合规划修编成果通过专家审查　２０１０年９月１８日至１９日，水利部在北京主持召开《太湖　流域综合规划》专家审查会，矫勇副部长出席会议并讲话，汪　洪总工程师主持会议。参加会议的有中国科学院、中国工程　院部分院士和特邀专家，国家发展和改革委员会、国土资源　部、环境保护部、住房和城乡建设部、交通运输部、农业部、　国家林业局、中国气象局、国家海洋局等有关部门，水利部　有关司局和单位，以及太湖流域内各省（市）水利（水务）厅　（局）和太湖流域管理局等单位的领导和代表。　矫勇副部长在讲话中，一是从太湖流域的基本特征和内　在规律，从流域历史和现实，深入分析了太湖流域的基本特　点，强调太湖流域在我国现代化建设全局中具有举足轻重的　地位和作用，在我国大江大河中具有特殊的地理地貌和气候　特征，流域生态环境承载能力比较脆弱，治理和协调的难度　很大。二是深刻阐述了太湖流域治理面临的突出问题，提出　相对于流域重要的战略地位，供水保障能力相对不足，水污　染严重，必将影响供水安全；相对于流域特殊的地理地貌和　重；相对于加快转变经济发展方式的要求，流域综合管理更　加紧迫。三是要求准确把握太湖流域综合规划修编的重点，　着力完善流域防洪除涝减灾体系，正确处理好流域与区域的　关系，防止“弱干强支”，加强科学调度，保证流域和区域防　洪安全；着力增强流域供水安全保障能力，实施必要的水资　源调控工程，合理配置本地和过境水资源，建立和完善城市　应急备用水源体系；着力改善流域水生态环境状况，强化节　水和治污，完善流域引排通道工程，提高水环境承载能力；　着力提升流域综合调度水平，正确处理好防洪调度和生态调　度的关系，加强监测和预警预报；着力促进河湖水体有序流　动，进一步发挥水利工程防洪、供水与改善水环境的综合作　用；着力完善流域综合管理体系，实行最严格的水资源管理　制度，建立用水总量控制、用水效率控制、水功能　限制纳　污控制三条“红线”，强化流域机构对各类涉水事务的有效监　管。他要求规划编制单位认真听取专家和代表的意见，抓紧　修改完善规划报告，加快征求意见和协调完善工作。　会议成立了由高安泽勘察设计大师为组长的太湖流域综　合规划审查专家组，并通过了审查意见。　（摘自“中国水利国际合作与科技网”２０１０年９月２０日）　水利水电技术第４ｌ卷２０１０年第１０期　气候条件，防洪排涝形势仍然严峻，流域引排通道不足，一　旦发生大的洪涝灾害，经济损失将十分严重；相对于流域比　较脆弱的水环境承载能力，生态环境综合治理的任务十分繁