两坝间水田角深水急滩水流特性及整治措施研究

摘要

两坝间河谷狭窄陡峭，水流湍急，流态紊乱，滩险密布，通航条件十分险恶，其中水田角是长江著名的洪水急流滩，是两坝间最困难的航段之一。为确保长江“黄金水道”的畅通，提高通航能力，对水田角滩段水流特性及航道整治方法进行研究颇为重要。
　　本文采用二维水流数值模拟技术，对两坝间水田角深水急滩的水流特性及其整治措施进行了初步研究，主要工作内容和研究成果有:
　　(1)应用两坝间莲沱段实际水文测验资料对二维水流数学模型进行了细致的验证计算，获取了能较好模拟该河段流场的糙率、网格密度等计算参数。
　　(2)运用二维水流数学模型对研究河段进行了多级洪水流量的流场计算，详细分析了滩段的水流条件，指出滩性为以流急碍航为主的基岩洪水急滩，而河谷狭窄、河宽沿程渐缩突扩、流量与过水面积增率不适应、流速横向均匀分布等是成滩主因。
　　(3)通过常规的扩大泄水断面法等多种开挖方式的研究表明，仅用开挖来扩大泄水面积的方法对陡岸型深水急滩的整治效果并不明显，难以达到整治目标。
　　(4)基于水深浅流速小的水力特性，提出了一种非常规急滩整治方法—潜坝致浅成缓法，通过对坝体参数多种组合的调试计算，结果表明，仅仅依靠潜坝致浅成缓也难以大幅改善水田角上滩水流条件，其整治效果仅稍优于扩大泄水断面法。
　　(5)综合扩大泄水断面法和潜坝致浅成缓法，提出了一种“左疏右抬”的综合整治方法，即对岸扩大泄水断面，本岸修筑潜坝减小水深形成缓流航道，可明显改善急滩水流条件，较大幅度提高通航流量，达到整治目标。
　　(6)最后分析了“左疏右抬”综合整治方法的适用条件，该方法只适用于以流急碍航为主、两岸具有“搭跳”上滩的平面和水流条件、洪枯水位变幅不大的库区深水急滩。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 库区洪水急滩整治的研究现状

1．2．2 二维水流数值模拟的研究现状

1．3 研究工作的内容、技术路线及章节安排

1．3．1 研究工作的内容

1．3．2 研究工作的技术路线

1．3．3 研究工作的章节安排

第二章 数学模型的建立及验证

2．1 二维水流数学模型的建立

2．1．1 数学模型的建立

2．2 模型的验证

2．2．1 验证所采用的资料

2．2．2 河段糙率的计算

2．2．3 研究区域的选取及网格的生成

2．2．4 水位验证

2．2．5 流速验证

2．2．6 浮标流向验证

2．2．7 本章小结

第三章 滩险水流特性及滩险成因分析

3．1 河段滩险概况

3．2 水沙条件

3．3 航道条件

3．4 计算工况

3．5 滩性分析

3．5．1 航道尺度

3．5．2 航线水位

3．5．3 航线比降

3．5．4 航线表面流速

3．5．5 断面表面最大流速

3．5．6 上滩综合条件

3．6 碍航特点及成滩原因分析

3．6．1 主要碍航特点

3．6．2 滩险成因分析

第四章 扩大泄水断面整治方法研究

4．1 整治目的

4．2 整治方案1【对岸开挖方案】

4．2．1 平面布置图

4．2．2 整治效果

4．3 整治方案2【本岸开挖方案】

4．3．1 平面布置图

4．3．2 整治效果

4．4 整治方案3【对岸扩展开挖方案】

4．4．1 平面布置图

4．4．2 整治效果

4．5 方案小结分析

第五章 开辟缓流航道整治方法研究

5．1 政治目的

5．2 整治方案4【双潜坝成缓法】

5．2．1 平面布置图

5．2．2 整治效果

5．3 整治方案5【多潜坝成缓法】

5．3．1 平面布置图

5．3．2 整治效果

5．4 整治方案6

5．4．1 平面布置图

5．4．2 整治效果

5．5 整治方案7

5．5．1 平面布置图

5．5．2 整治效果

5．6 方案小结分析

第六章 滩险综合整治措施研究

6．1 整治目的

6．2 整治方案8

6．2．1 平面布置图

6．2．2 整治效果

6．4 整治方案9

6．4．1 平面布置图

6．4．2 整治效果

6．4 整治方案10

6．4．1 平面布置图

6．4．2 整治效果

6．5 方案小结分析

第七章 左疏右抬法的适用条件分析

7．1 滩段特征

7．2 水流条件特征

7．2．1 水位特征

7．2．2 比降特征

7．2．3 流速特征

7．2．4 平面水流特征

7．3 本章小结

第八章 结论与展望

8．1 结论

8．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及参与的科研项目