河湖两相条件下昌江航道最高通航水位确定方法分析

受下游鄱阳湖河湖两相关系影响,昌江航道沿程水情复杂。合理确定昌江航道沿程最高通航水位,对昌江拟建丽阳枢纽建设、桥梁缆线等跨河建筑物拆改建的经济合理性具有重要意义。

粤港澳大湾区背景下广东省绿色航运发展分析

本文明晰了绿色航运内涵及要素组成,从航道、港口和船舶三个方面分析了广东省航运现状,指出其航运发展不足及协同绿色发展的必要性,从结构调整、技术升级和管理优化三个角度提出了粤港澳大湾区背景下广东省未来绿色航运发展的举措,成果可为广东省绿色航运发展提供参考。

长江中下游航道整治护滩带损毁机理分析及应对措施

护滩带是长江中下游航道整治工程中的主要护滩结构型式,在工程应用中,常出现塌陷、悬挂、架空和鼓包等破坏,减弱了护滩效果.通过对护滩带损毁过程的试验观测、损毁影响因素分析、护滩带块体间脉动力及受力分析,研究了护滩带常见的边缘塌陷、悬挂、排体中部鼓包或塌陷等破坏类型的损毁机理.结果表明:流速是护滩带破坏的动力因素,局部冲刷坑的形成与发展是护滩带破坏的诱发原因,编织布、系结条及接缝部位的抗拉强度不够是护滩带破坏的直接原因.并提出在护滩带边缘抛四面六边透水框架、增大排体自身的抗拉强度、选择合理的平面布置型式等应对措施,研究成果对护滩建筑物设计具有一定参考价值.

扭双工字型透水框架防冲机理试验研究

透水框架因具有消能减速进而保护岸滩免受水流冲刷的功能，在河道治理、航道整治中得到广泛应用。最近提出了一种新型透水框架——扭双工字型透水框架，经动床试验表明具有显著的护滩效果，利用Vectrino三维流速仪在变坡水槽上精细测量了新型透水框架附近的水流结构。试验分析表明，扭双工字型透水框架抛投于床面后底层流速骤减（减速率达0．79～0．95）、表层流速增大、过渡层流速梯度加大，垂向流速不再服从对数分布；垂向最大紊动强度出现在框架群顶部附近，水流进入框架群后紊动强度逐渐加强，出框架群后达到极值，底表层紊动强度极值的位置发生偏离，表层位置较底层偏下游内侧；框架群内近底层水体能量大幅消减（消能率达0．93—0．99），下游水体能量恢复距离为38～56m，利于滩面防护，而侧向边缘水体能量加强，易造成侧沿岸滩局部冲刷。研究成果对扭双工字型透水框架的设计、应用具有一定参考价值。

明渠非恒定流流速分布及推移质运动研究进展

明渠非恒定流流速分布及非恒定流作用下推移质运动分别是水力学和泥沙运动力学研究中的重要问题之一。近几十年来,国内外许多学者在这些领域做过很多探索,取得了一定进展,也存在较多问题。在总结相关研究成果的基础上,简述了明渠非恒定流试验方法、流速分布、床面切应力、非恒定流输沙与水流运动不同步现象、产生原因、以及非恒定流推移质输沙公式等方面的成果,指出了现有研究中存在的不足,提出了需要进一步研究的关键问题:应用先进的量测仪器,研究非恒定流作用下非均匀沙运动输移规律。

大型水库群蓄水后下游河道枯水期流量增幅估算

随着流域上游大型水库群建设,由于“蓄丰补枯”的调节方式,下游河道枯水期流量增幅明显,对航道条件改善具有重要意义。在金沙江下游控制性水文站历年水文资料的基础上,对不同时期水库群建设后河道枯水期流量变化进行分析,提出一套基于水库群调节库容的下游河道枯水期不同保证率流量增幅的理论计算方法,并定量预测了乌东德、白鹤滩运行后向家坝站95%保证率流量为2 172 m3/s,与实际统计的2 007 m3/s较为接近。此理论计算方法可为其他河流梯级水库群建设后,下游航道枯水期流量的估算提供借鉴。

西江干线邕宁至西津枢纽段通航水深条件研究

为充分利用西江干线航道水深资源,支撑平陆运河工程建设规模,文章以西江干线邕宁至西津枢纽航段为对象,利用两枢纽间二维水流数学模型研究了汛期、非汛期不同流量保证率及西津坝上运行水位下的航段通航水深条件。结果表明:最小航深随着流量保证率的减小而增大;西津坝上水位常遇情景下,汛期、非汛期流量保证率40%~90%对应最小通航水深分别为7.44~6.74 m、8.97~8.92 m;西津坝上水位下限情景下,汛期、非汛期沿线最小通航水深基本达到5.4 m。研究成果可为平陆运河工程初步设计中船闸门槛水深等确定提供相关依据。

岷江下游易冲蚀边滩段航道治理动床模型试验研究

山区冲积性河流在河道宽阔段易形成滩槽交错的河势,在汛期因主流取直而冲蚀边滩,导致大量泥沙进入河槽引起航道淤浅,一直是航道工程中重点关注的问题。本文借助于岷江下游新开河滩群河工物理模型,对其中背时滩~令牌石滩段的水沙输移特征、航道整治工程前后输沙路线和河床冲淤特性进行了分析,从避开边滩泥沙落淤区的角度,对下段令牌石滩段的航槽布置方案进行了优化,研究成果支撑了本段航道工程的设计,也可为其他类似滩段航道整治工程提供技术借鉴。

多重因素影响下西江长洲枢纽至界首段枯水位降落特征

西江长洲枢纽自2007年蓄水运行以来,受枢纽清水冲刷、航道整治及人为采砂等因素影响,坝下枯水位降落明显。采用梧州水文站和坝下引航道2007~2019年水位、流量资料分析以及近坝段物理模型试验的方法,对多重因素影响下长洲枢纽至界首段枯水位降落特征进行了研究。研究结果表明:受多重因素交叉影响,长洲枢纽坝下枯水位呈非线性降落特征,2012年梧州水文站设计水位较2007年下降约0.99m,2019年较2012年下降约0.19m,坝下引航道设计水位2019年较2008年下降约1.41m;近期枢纽运行引起枯水位降落的影响渐趋稳定,下阶段将主要受航道整治、桥梁建设、五六线船闸建设及人为采砂等因素影响;长洲枢纽至界首段3000t级航道整治引起坝下引航道、梧州水文站设计水位分别降落0.56、0.05,3,000t级航道整治后,一、二线船闸下游设计水位较原设计值低约2.97m。

深水潜堤断面结构水力特性试验研究

潜堤附近水流结构复杂,直接影响潜堤的阻水效果、结构稳定及河床局部冲刷,采用断面模型试验的方法,对斜坡堤、圆形沉箱构件堤、半圆拱型构件堤等三种深水潜堤的水力特性进行了研究。研究结果表明:水流越过深水潜堤后水位跌落,在堤顶下游侧附近形成流速峰值区,背流面水体强烈掺混,紊动强烈;圆形沉箱构件堤阻水效果及对水流结构调整最显著,附近局部水位跌落、堤顶流速、下游紊动强度大于其他两种结构,斜坡堤与半圆拱型构件堤阻水效果及对水流结构的调整差别不大。

内河航道横流对船舶航行的影响

为了使船舶能安全通过航道内的横流区域,利用水槽进行遥控自航船模试验,提出了内河航道横流对船舶航行横漂速度、漂角、航迹带宽度和漂距影响的经验公式,分析了Ⅳ与Ⅴ级航道横向流速的限值范围。分析结果表明:横流对船舶航行的影响程度主要与对岸航速成反比,与横流的大小及区域长度成正比,与船型大小(航道等级)成反比,同时与驾驶员的航行经验和初始船位有关;在限制航路航行方式过程中,Ⅳ与Ⅴ级航道对岸航速为2、3、4m·s-1时,可克服的一个船长内横流限值为0.48、0.58、0.70m·s-1。

乌江沙陀电站变动回水区航道整治二维水流数学模型研究

沙陀枢纽变动回水区通航水流条件受上游思林枢纽日调节与下游沙陀枢纽水库调度的双重影响,利用两坝间的二维水流数学模型研究了变动回水区段的整治方案,对方案进行了优化,结果表明航道整治工程实施后变动回水区内滩险能达到Ⅳ航道等级标准,为航道整治方案设计提供了技术参考。

软体排与扭双工字透水框架结构潜堤下游联合护底试验研究

为充分利用软体排与扭双工字透水框架的各自结构护底优势、减少工程投资,通过水槽试验研究了潜堤下游两者联合护底的水动力特性、防护效果及适用部位、布置方式等关键技术问题。结果表明坝脚附近出现下沉水流、堤坝后存在横轴环流;框架群可有效减缓水平向滩面水流,但无法消减越堤的竖向水流,框架不能直接抛投于堤脚或坝脚处,应抛投于软体排的下排边;排边框架抛投宽度以20 m左右(5 m搭接)为宜,框架抛投密度以2个m2时效果最佳;成果可为工程设计提供技术参考。

航道整治建筑物及防护结构模拟技术研究

航道整治建筑物及防护结构的模型试验中,往往采取一些简化方式进行模拟,由此对试验结果的影响目前尚无定论,试验规程也无相应的技术要求指导试验中防护结构物的模拟。基于相似理论提出了整治建筑物及防护结构模型的相似条件与设计方法。在可调密度易成型复合材料研发的基础上,提出了小比尺防护结构的模拟技术。通过水槽试验研究了软体排联接方式与几何相似偏离对软体排模拟的影响。结果表明小比尺的软体排与框架宜采用密度可调、形状可重塑的复合材料进行模拟;D型软体排的压载块与排布系结简化为粘结方式时,对排体的稳定性与变形特征没有影响;混凝土联锁块软体排采用粘结方式对排体的稳定性无影响,对变形相似初期有一定影响,后期无明显影响;在保证压载块质量相似而放弃几何相似时,将影响排体的临界失稳底流速与失稳模式。研究结果可为防护结构的模拟提供技术参考,也为相关试验规程的修订提供技术支撑。

电站日调节非恒定流对航道整治效果的影响

我国大部分河流的中上游相继修建了水电枢纽,在恒定流条件下进行的航道整治方案能否适应电站运行后的水流条件变化,这是坝下航道整治必须回答的问题.通过向家坝电站下游近坝段和尚岩滩群航道整治物理模型试验与同比尺船模试验,研究了电站日调节非恒定泄流对坝下航道设计水位、航道流速、消滩与船舶航行情况进行了研究.结果表明:向家坝电站瞬时下泄流量不小于设计最小通航流量,日调节期间坝下各滩险的航道水深满足要求;电站日调节的涨水流速一般稍大于落水期同流量下的流速,并使得航道最大流速稍有增加;电站日调节将引起个别滩段、部分时段的消滩水力指标不能满足要求;电站日调节时船舶上下行的操舵范围与漂角、对岸航速极值范围较恒定流时增大、且涨水期间的操舵范围大于落水期间.

和畅洲汊道限流潜堤施工顺序研究

和畅洲水道拟通过在北汊修建潜堤以改善南汊航道条件。拟建潜堤横跨河道深槽,水深流急导致深水区施工难度大。针对上游单条潜堤"先深后浅""先浅后深"以及"逐步抬高"3种不同施工顺序方案的推进过程,通过三维水动力数学模型,计算分析各方案在不同阶段施工河段水流结构的变化情况。结果表明,在不明显提高施工区尤其是深水区施工难度的前提下,逐步抬高方案对周围尤其是近岸水动力环境的不利影响最小,可作为推荐方案。成果可为施工抛石等工序的质量控制提供参考。

和畅洲水道深水潜堤施工过程引起的水动力变化

和畅洲水道拟在北汊修建潜堤的位置水深流急,施工难度大。通过建立三维水动力数学模型,计算分析拟建上游潜堤逐步抬高施工过程的不同阶段中潜堤附近水流结构的变化情况。结果表明:施工过程中潜堤附近局部水面比降最大达3‰;随着施工过程的推进,深槽主流流速及流速梯度逐渐增大,对堤前流速影响主要在30 m范围以内,最大垂线平均流速和表面流速分别为1.85、2.1 ms。研究成果可为和畅洲大水深施工过程中可能遇到的局部水动力变化导致的施工措施的调整提供参考,以提高施工精度。

弯曲分汊河段桥区通航水流条件及通航孔调整净宽分析

建设于弯道、分汊的通航环境复杂河段的老旧桥梁在部分水情下海事安全风险较高。为研究调整通航孔对提高此类老旧桥梁通航安全性的作用,以赣江丰城公路大桥为例,建立全长14.7 km的二维水流数学模型,对下游龙头山航电枢纽运行前后洪、中、枯各级流量下河道水流特性、桥孔内和桥区通航水流条件进行计算与分析,并按照规范方法论证桥梁净宽尺度及其调整的可行性。研究成果可为类似弯曲分汊河段老旧桥梁通航环境改善提供借鉴。

岷江下游中枯水碍航浅急滩段航道整治方案

山区冲积性河流滩槽明显,连续弯道间易形成中枯水期碍航的浅、急滩。针对此类滩段整治中简单疏浚可能引起水流归槽而恶化的问题,以岷江新开河滩段Ⅲ级航道工程为例,建立全长约10 km的河工定床模型,对研究河段的河床演变规律与碍航特征、工程前水流特性和航道整治设计方案及优化措施的效果等进行分析,归纳总结出中枯水碍航浅急滩的整治思路和方案。结果表明,方案实施后航道纵向流速在3.5 m/s以下、水面比降小于2.45‰,满足航道治理要求。

西江长洲枢纽库尾段采砂工程对航道通航水流条件的影响

西江航道桂平航运枢纽—长洲水利枢纽之间存在约34 km的水位未衔接段,而大藤峡水利枢纽建设选取的江口料场位于长洲枢纽库区回水末端和上游附近滩段。为研究库尾段采砂工程对上游通航水流条件的影响,须同步考虑上游来水和下游库区回水的变化,建立桂平三江口上游黔江河段16 km和桂平枢纽—长洲枢纽约156 km的长河段二维水流数学模型,分析采砂工程对航道通航水流条件的影响。结果表明,采砂工程实施后上游桂平航运枢纽引航道水位降落0.09 m,布岭沙弯道凸岸侧边滩挖除引起主流一定左偏。整体上,除设计流量外,库尾段采砂工程对航道水流条件影响较小。