长江口水力几何形态及深水航道平衡水深

发布时间：2017-12-07 02:15

  本文关键词：长江口水力几何形态及深水航道平衡水深

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【摘要】：长江口丰水多沙,三级分汉、四口入海,作为长江黄金水道的咽喉,战略地位极为重要。长江口深水航道治理工程分三期逐步实现了北槽12.5m通航水深的目标,然而在长江来沙逐年减少的背景下,北槽深水航道年回淤量依然较大,其内在原因与河口调整达到平衡时能维持的水深难以满足设计水深有关。因此,研究长江口水力几何形态关系,计算河口汉道能够维持的最大平衡水深,不仅可丰富河口动力学理论,而且对于揭示长江分汉河口演变机理、总体上把握深水航道的治理方略和措施具有指导意义。本文基于时变水流挟沙能力公式,分别采用一维和二维积分形式连续方程,结合水流阻力公式和无因次宽深比关系建立了分汉河口水力几何形态关系,获得汉道与单一河道平均水深之比为落潮分流比的2/7次方,过水断面面积之比为落潮分流比的6/7次方。针对潮流与径流相比起主要作用的长江口北槽中下段,进一步考虑涨落潮流挟沙能力线性组合,建立了潮流主控河段水力几何形态关系,获得整治工程后河道主槽过水断面面积与治导线宽度及河口水力参数之间的关系。利用Delft3D水动力模型,计算出长江口水力几何形态关系所需的水力参数,用以计算长江口北槽的平衡水深。根据分汉河口水力几何形态关系,计算出长江口治理工程前北槽拦门沙顶部断面最大平衡水深为6.91m,与其长期维持在6-7m水深的实际情况相一致,表明本文建立的分汉河口水力几何形态理论是合理的。在此基础上采用分汉河口水力几何形态关系计算获得深水航道治理工程后北槽上段断面上最大平衡水深平均为11.43m。采用潮流主控河段水力几何形态关系计算获得北槽中段断面上最大平衡水深平均为9.46m,最小为9.31m；下段断面上最大平衡水深平均为10.27m。平衡水深上段大于下段,中段最小。一方面深水航道治理工程有一定的束水攻沙、冲深航槽作用,使北槽最大平衡水深有明显增加；另一方面丁坝增加了河槽形态阻力,致使纳潮量减小,不利于维持航道水深。治理工程效果取决于这两方面因素的综合作用。北槽沿程各断面的最大平衡水深与设计水深之间的差值很大程度上决定了航道回淤量的大小,两者的差值越大则回淤量也越大。通过改变水力条件塑造合理的断面几何形态以增大断面上最大平衡水深是深水航道治理的关键。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U612

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本文编号：1260794