库区急滩整治措施—架空水下平台水流特性研究

发布时间：2017-06-23 05:02

  本文关键词：库区急滩整治措施—架空水下平台水流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：长江作为横贯我国东西的第一大河,是连接西南、华中、华东三大经济区的交通运输大动脉。自上个世纪90年代末开始,长江航运快速复苏,成为我国经济及生产力布局最重要的主轴线。近年来,国家提出依托黄金水道推动长江经济带发展,打造沿线经济圈的战略,对长江航道通航能力也提出了更高的要求。而当前三峡-葛洲坝两坝间(以下简称“两坝间”)的急滩碍航不利于长江航道整体航运条件以及航道等级的提高,阻碍了长江航运能力的充分发挥。结合当前两坝间滩险整治研究来看,传统方案整治效果较差。因此,本文提出了一种新的库区急滩整治思路和方法——架空水下平台开辟库区缓流区。本文采用概化水槽试验和数值模拟的技术,对架空水下平台水流特性和工程应用开展了初步研究,主要工作内容和成果如下:(1)根据两坝间库区急滩资料,结合库区急流滩段的特点,综述传统整治方法整治库区急滩的不足。(2)针对库区深水急流滩段水力特性,完成了架空水下平台概化水槽模型参数的选取,并合理拟定了试验工况组合。(3)通过概化水槽试验,建立了表面流速变化规律v1e、v2e跟减深率he,束窄率be及水流条件Fr、平台占据率Ae的指数关系式;提出了缓流区宽度L并建立与he、be、Fr的关系;根据实测资料,初步分析了底部流速与减深率he的关系;结合当前壅水计算公式,分析确定了影响进口陡比降的主要因素并建立了进口段局部比降J与关键因子Fr的关系式。(4)根据优化设计思路确定优化方案工况,采用方案比选论证了平台加糙、加桩可提高平台减流效果,平台减流效果提高了10%以上。(5)应用数值模拟手段,采用架空水下平台方案对库区急滩段(喜滩)开展工程整治数模研究。通过合理布置平台、方案比选将喜滩段成滩流量由35000 m3/s提高到了44000 m3/s。(6)对水下平台提出了架空、悬浮式两种方案设计思路,对方案可行性作了初步思考。
【关键词】：库区急流滩 架空水下平台 水流特性 航道整治
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U617
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 滩险主要类型11-12
• 1.2.2 急滩分类12
• 1.2.3 急滩整治方法及成果12-13
• 1.2.4 水沙模拟研究手段13-15
• 1.2.5 库区急滩现状15-17
• 1.3 研究工作的内容、技术路线及章节安排17-18
• 1.3.1 研究工作的内容17
• 1.3.2 论文工作技术路线17
• 1.3.3 研究内容及章节安排17-18
• 第二章 概化模型试验18-26
• 2.1 试验目的和内容18
• 2.2 试验模型18-19
• 2.3 试验仪器19-21
• 2.3.1 光电流速仪19-20
• 2.3.2 水位测针20
• 2.3.3 薄壁量水堰20-21
• 2.3.4 水面流态摄影设备21
• 2.4 试验方案21-24
• 2.4.1 流量的确定21
• 2.4.2 尾水的确定21
• 2.4.3 架空式水下平台参数确定21-22
• 2.4.4 工况组合22-24
• 2.5 试验步骤及安排24-25
• 2.5.1 工程前水流条件的量测24
• 2.5.2 工程后水流条件的量测24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 水下平台水流特性研究26-44
• 3.1 水下平台研究内容26
• 3.2 水下平台对表面流速的影响26-34
• 3.2.1 平台高度H与ε_(v1)、ε_(v2)关系26-28
• 3.2.2 平台宽度b与ε_(v1)、ε_(v2)关系28-31
• 3.2.3 流量Q与ε_(v1)、ε_(v2)的关系31-32
• 3.2.4 水深H与ε_(v1)、ε_(v2)的关系32-33
• 3.2.5 综合分析及公式推导33-34
• 3.3 水下平台对流速缓流区范围影响34-36
• 3.4 水下平台对底部流速的影响36-40
• 3.4.1 底部平均流速的测量36-37
• 3.4.2 底部平均流速的校核37
• 3.4.3 工程前垂线流速分布计算37-39
• 3.4.4 工程前后底部平均流速比较39-40
• 3.5 平台进口比降分析40-43
• 3.5.1 当前壅高计算公式40-42
• 3.5.2 平台进口比降分析42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 水下平台优化设计44-50
• 4.1 优化设计初步思路44
• 4.2 思路Ⅰ方案设计44-46
• 4.2.1 方案1及效果分析45
• 4.2.2 方案2及效果分析45-46
• 4.3 思路Ⅱ方案设计46-49
• 4.3.1 圆柱绕流机理46-48
• 4.3.2 方案3及效果分析48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 水下平台整治库区急滩应用研究50-68
• 5.1 二维水流数学模型的建立50-53
• 5.1.1 控制方程50
• 5.1.2 边界条件50-51
• 5.1.3 基本方程数值离散和求解51-52
• 5.1.4 总体有限元方程的求解52-53
• 5.2 模型基本资料53-55
• 5.3 模型的验证55
• 5.4 综合上滩指标55-59
• 5.4.1 代表船舶基本参数55
• 5.4.2 船舶推力计算方法55-56
• 5.4.3 船舶航行阻力计算方法56-58
• 5.4.4 综合上滩指标的计算58-59
• 5.5 工程前喜滩段水流特性59-61
• 5.5.1 工程前水面线59
• 5.5.2 工程前上行流速59-60
• 5.5.3 工程前消滩判数60
• 5.5.4 基本工况确定60-61
• 5.6 工程方案布置61-62
• 5.6.1 整治目标61
• 5.6.2 参数确定61-62
• 5.7 整治效果分析62-64
• 5.8 工程方案可行性思考64-67
• 5.8.1 架空式65-66
• 5.8.2 悬浮式66-67
• 5.9 本章小结67-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 研究结论68-69
• 6.2 研究展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在校期间发表的论著与参与的科研项目74
• 一、在校期间发表的论文74
• 二、在校期间参与的科研项目74

【参考文献】

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