长江上游叙泸段非恒定流特性及对航道要素的影响研究

发布时间：2020-09-19 14:48

　　 金沙江、岷江水电枢纽调峰发电引起非恒定流下泄,致使叙泸段河道流量和水位相较于天然情况具有变化快、变幅大的特点,给航道通航、管理维护带来新的困难。本文采用实测资料分析和非恒定流数学模型作为研究手段,针对叙泸段河道非恒定流传播特性及其对航道要素的影响展开研究,包括非恒定流波高衰减、传播速度、流量和水位变化及与恒定流条件时的差异等,讨论河道不同平面形态对非恒定流传播影响,研究日调节非恒定流对航道尺度、流速和比降等水力要素的影响。取得主要结论如下:(1)宜宾常见非恒定流波高为0.8~1.5m,自水位波峰起向下传播至观音背历时约12~14h,波高衰减约为宜宾初始波高的1/2;非恒定流流量基值越大时,波的衰减坦化效果越不明显;沿程最低水位仅受流量基值影响,而与流量峰值大小无关;随传播距离增加,沿程水位最大日变幅整体呈减小趋势;(2)典型非恒定流传播周期约26h,波长约217.4km,平均传播速度为8.4km/h,且半个波长内波速沿程减小。非恒定流条件下沿程流量变幅大小仅与初始流量波幅以及周期有关,而与初始流量峰值、基值绝对大小无关。周期越短,衰减速率越快,衰减幅度越大。随着传播距离增加,流量变幅衰减趋势减缓,半个波长后衰减为初始流量变幅的54.2%~64.5%,水位波峰沿程下降、波谷沿程抬升,变化幅度逐步减小,但总的周期保持不变;(3)相较于恒定流条件,自宜宾流量波峰起沿程流量逐步减小,自波谷起沿程流量逐步增加,随着距离的增加,沿程流量变幅缩小,向平均值靠拢;水位变化与流量变化规律相似,非恒定流与恒定流时观音背水位差达2m左右;(4)顺直河道自上而下非恒定流波高逐步减小,波高坦化率逐渐增大,波的衰减速度加快。放宽型河道非恒定流波高快速下降,促进波的衰减坦化;束窄型河道水位沿程下降、波高衰减速率沿程减小,抑制波形坦化。在弯曲河道非恒定流波高变化与具体滩性及弯曲半径有关;(5)流量上涨水面比降跟峰增加,流量下降比降随谷减小;非恒定流产生的附加比降最大值出现上涨或下降段期间。流速与流量成正比,同一流量涨水阶段流速大于降水相应流速,沿程流速分布还与其断面形态有关。非恒定流作用产生附加比降时同时存在附加流速,通常上涨段其值为正,下降段其值为负。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U697
【部分图文】：

第一章 绪论背景货运量位居全球内河第一的黄金水道，加快长江内河水运发展道功能，增强干线航运能力，充分发挥长江运能大、成本低、于构建现代综合交通运输体系、全面协调可持续发展具有重要、泸州港等相继扩建及重庆长江上游航运中心建设的积极推进地物资集聚能力、水运中转能力不断增强，长江上游航道运量综合交通体系中的地位进一步巩固。航道上起宜宾合江门（1044km），下至泸州纳溪（944km），是道的最上游，承担着川、黔、滇、渝水路中转运输重任。由于金级开发的大力实施，水电枢纽调峰发电下泄非恒定流引起叙泸水位相较于天然情况变化快、幅度大，无疑对航运发展带来新的

第二章 叙泸段航道概况泸段航道现状与滩险分布情况江上游叙泸河段上起宜宾合江门（1044km）下至泸州纳溪（944km），山区河流，枯水期历时较长，水位比较稳定；洪水期径流暴涨暴落，水大。枯洪水河面宽度相差较大，枯水河宽最窄处仅为约 200m，洪水河～1000m。河道“弯、浅、险、窄、急”，滩险众多，礁石林立，水流复杂段整治工程实施以前，宜宾合江门至泸州纳溪 100km 航道为Ⅳ级航道准维护尺度为 1.8m×40m×400m，通航保证率为 98%。航道按重点航标部河段如香炉滩、筲箕背等为通航控制河段，长度大多在 2km 以上，为单倍或双倍航宽。经过五年两期的宜宾至重庆航道整治工程的顺利实泸段航道等级达到Ⅲ级，枯水期航道维护尺度达到 2.7m×50m×560m证率为 98%，标准通航船舶为 1000 吨级，航道维护类别及航标配布类类，全线实现昼夜通航。

深小于干水深的网格单元静水深加上另一单元表面高程水位必须大于 0。②干单元:单元一边水深必须小于干水深，另外三边任一个均不是淹没边界。干单元不计入计算。③半干:单元水深介于干水深和湿水深之间，或水深小于干水深但有一边是淹没边界。此时动量通量为 0，只计算质量通量。④湿:单元水深大于湿水深，此时动量通量和质量通量都会被考虑。3.2 叙泸段二维非恒定流数学模型建立3.2.1 计算域及网格划分本文主要研究范围为宜宾合江门至泸州纳溪河段，起讫点为长江上游航道里程 1044.0km～944.0km，全长 100km。由于下游仅有朱沱水文站资料掌握较为全面，因此本文采用朱沱水文站断面作为模型出口边界。计算域为为宜宾（1044.0km）至朱沱水文站（805.9km）河段，总长 238.1km，且主要研究宜宾至泸州河段。网格采用非结构三角网格，计算域内共布置 75072 个计算网格，每个网格包含 3个计算节点，节点平均间距约为 50m。计算网格及局部放大示意图如下所示：

【参考文献】

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本文编号：2822645