小间距桥梁并建对内河桥区航道通航安全影响分析——以浏阳河景观桥为例

针对内河桥区航道船舶通航安全问题,以浏阳河景观桥(鹊桥)工程所在的桥区河道为例开展研究工作。研究首先基于浅水方程建立了浏阳河局部河段平面二维水流数学模型,在验证和水流条件计算的基础上,基于MMG方程建立了船舶操纵运动数学模型。研究结果表明,鹊桥的修建对所在桥区河段水流条件的影响较小,水流平顺,无不良流速及流态;所有船舶通航计算工况下,船舶均可顺利通过桥区河段,且操相对较容易,研究可为类似桥区河段的通航安全提供技术参考。     

山区河流复杂桥群河段通航水域研究

城区段大型山区河流受两岸城市规划、行洪、征地等多因素限制,新建跨河桥梁线路选择较为困难;此外还存在已建跨临河建筑物较多且修建年代并不一致,形成复杂的桥群河段且各桥梁的通航技术标准各异的情况。采用平面二维水流数学模型对拟建大桥所在桥群河段水动力条件、有效通航水域范围进行分析研究,同时结合船舶操纵模拟试验对拟建大桥修建后的桥墩布置情况、船舶航行通过桥群河段的安全性进行研究。结果表明,经过工程措施后,桥区河段的通航水流条件得到改善,拟建大桥船撞概率极小,桥群河段确定的通航水域是合理的。     

鸭绿江断桥、中朝友谊桥桥区水域通航安全分析

鸭绿江断桥和中朝友谊桥桥区水域船舶通航参数随航道和水位变化而变化,通过对“两桥”通航净空高度、船舶水面以上建筑物最大高度等数据进行复核,计算出满足桥梁安全通过的理论最大设计船型。研究形成的“两桥”水域通航安全管理指导意见,严格控制了超过限值的船舶航行,可为海事执法人员提供现场监管技术支撑,保障桥区水域通航安全。     

天津港海河开启桥通航环境与安全研究

拟建的海河开启桥水文情况较为复杂,大桥的建设客观上改变了该水域原有的通航环境和通航条件,对船舶航行安全带来一定的影响。通过对大桥通航尺度和通航方案的研究,能够保障桥区水域具有良好的通航环境和通航秩序,使桥区船舶航行更安全。     

万州长江公路大桥防撞设施工程通航论证*

三峡水库175 m蓄水后,万州长江公路大桥两端部分拱圈及立柱被淹没。一旦船舶失控或走偏航道碰撞拱圈和立柱,极易导致拱桥垮塌,引发极为恶劣的安全事故。针对大桥现状,创新提出了弧形水上升降式桥梁防撞装置,该装置能对拱桥易撞部位进行区域式防护,并能随水位变化而自动升降。主要通过物理模型试验并结合相关数值模拟分析拟建防撞工程建成后对桥区河段河床演变、通航净空尺度、通航水流条件以及船舶航行条件等的影响。     

桥梁主通航孔施工期通航方案及保障措施

我国内河水域新建桥梁在对主墩进行施工过程中,为了确保船舶正常通航,海事部门要求实行单向通航。因此,主墩施工期间桥区水域可能出现船舶排队等候过桥的现象,船舶等候过桥势必增加桥区水域复杂的通航环境,目前海事部门规定桥区水域(单向通航)航行的船舶之间应保持足够的安全距离。通过建立数学计算模型对桥区水域(单向通航)通航船舶之间安全距离进行量化研究,探讨出桥区水域船舶之间安全距离计算方法。为海事部门制定桥区水域通航安全管理规定、维护桥区水域良好的通航秩序和船舶过桥安全提供科学的理论依据。     

基于船舶领域的桥区水域范围划定方法*

桥梁布设在通航水域的桥墩以及通航孔在一定程度上限制了船舶的航行，划定桥区水域对指导船舶安全航行具有重要意义。通过梳理当前桥区水域法规中船舶航行限制，分析划定桥区水域的影响因素；以桥梁涉水桥墩对航道内在航船舶的影响为依据，基于船舶领域理论设计了桥区水域宽度和纵向长度计算方法，可依据桥梁特点及航道水域特征对桥区水域进行划定，实现桥区水域划定的一桥一策；利用该方法对长江某大桥的桥区水域进行划定。结果表明，与传统桥区水域划定方法相比，该划定方法能够在保障船舶桥区航行安全的基础上，减少对航道内正常航行船舶的约束，同时可避免岸线资源的浪费。     

基于二维数学模型的串列圆柱桥墩对通航水流的影响*

规划中的四川江安长江第二过江公路桥采用钻石形串排圆柱型主塔,为了研究其主塔桥墩对该桥区河段各通航水力要素的影响程度,通过建立平面二维水流数学模型,模拟该河段方案实施前后的水流流场,从工程应用的角度分析串列圆柱桥墩对河段水流条件的影响。分析数模仿真结果得知：在各级流量下桥区河段水位、流速在工程实施前后变化较小,桥轴线横向流速较小,桥梁的建设对通航水流条件影响较小,不会对船舶安全通过桥区产生影响。     

从通航角度论述鹅公岩大桥桥位及桥型方案方案的合理性

根据鹅公岩大桥桥区河段水工模型试验资料,分析了大桥修建前后桥位处的通航净空尺度,桥区河段上、下行水流条件及航道及尺度结果表明,鹅公岩大桥建桥后对通航影响甚小、鹅公岩大桥桥位及桥型方案是合理可行的。     

桥区河段码头建设靠离泊水域研究

以拟建湖北荆州煤炭铁水联运储配基地二期工程为例,针对实行“各自靠左”分道航行规则、码头布置在桥梁上游左岸侧最不利情况下,进行了码头船舶靠离泊水域研究。结合船舶靠离泊航路设置及船舶操纵模拟试验相关成果分析得出,码头与桥梁的间距除不得小于码头设计船型长度的4倍外,码头最下端与桥区水域最小距离应不小于1倍代表船型长度,拟建工程船舶上行靠泊作业才能满足在桥区水域外横驶过江靠泊的要求。船舶离泊下行需进行两次横驶掉头才能满足规范要求,但从通航安全而言,原地掉头下行对船舶通航安全风险更小,建议《内河通航标准》下一步修订时对桥区河段进行修改,与桥区水域保持一致。     

内河船舶操纵数学模型中水流力的模拟及应用

内河水域通航水流条件复杂,尤其是在船闸引航道口门区,进出闸安全一直是人们关注的最重要的问题。文章建立的模型考虑了船舶在船长方向上不同的水流流速,提升了船舶操纵模拟的精度,并将其应用到了旗杆咀船闸改造工程中,利用数值模拟与仿真模拟相结合的方式研究了船闸上、下游引航道的通航建筑物的平面布置方案,提出了改善通航条件的方法及平面布置需要注意的事项。     

岛礁海域桥区航道规划及通航净空尺度的确定方法

舟山群岛海域具有通航岔道及通航船型多、航线交叉、潮流流态及通航条件复杂等特点,建设桥梁所需的航道及通航净空尺度确定方法有其独特性。以鱼山大桥为例,在充分分析船舶通航数据的基础上,结合桥梁、周边围垦工程实施后的数学模型计算潮流场数据,经多方案比选和航线优化,并采用船舶模拟试验验证,确定桥梁通航等级和桥区航道规划方案,得出合理的通航净空尺度和通航孔布置方案,为桥梁设计提供重要的技术支持。     

象山港大桥辅助通航孔通航净空尺度和技术要求论证

通过平面二维潮流数学模型和规范公式计算,对象山港大桥建设后桥区水流变化和海床演变及大桥辅助通航孔通航净空尺度进行了分析论证,结果表明:在象山港大桥主通航孔南北两侧各设2个辅助通航孔,通航1 000 t级及以下船舶,3个设计方案的通航净空尺度和水流条件均满足通航要求,通航航线可沿袭工程前的习惯航法。     

航道边线与桥墩之间安全距离的研究

合理地确定通航桥梁的最小净空宽度,保证船队航行和桥梁安全,是桥梁建设和航道建设均应重视的问题。文章提出了计算通航桥孔宽度的计算公式。当桥梁轴线的法线方向与水流方向的偏角超过5°时,通航桥孔净空宽度应在一般航道宽度的基础上增加考虑水流产生的船舶横向漂移,并在桥墩和航道边线之间留有足够的安全距离。利用PIV技术,获得桥墩周围流场的准确信息,从水流紊动的角度,提出了安全距离的确定方法。     

山区河流航电枢纽最大通航流量研究

针对山区河流航电枢纽建设后实际最大通航流量无法满足规范要求的问题,对山区河流航电枢纽布置后的最大通航流量进行研究。依托东风岩航电枢纽,采用物理模型试验等方法,结合东风岩枢纽通航水流条件模型试验和船模试验分析船闸上、下引航道口门区及连接段水流条件和通航条件,从而对东风岩航电枢纽安全通行的最大通航流量提出建议,并提出山区河流中低水头航电枢纽最大通航流量不应低于天然情况下该河段的禁航流量等结论。该研究成果可为山区河流中低水头航电枢纽最大通航流量的确定提供借鉴。     

弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件研究

当船闸下游引航道口门区位于河道的弯曲窄槽段时,由于河道水深较浅、通航水流条件非常复杂,不利于通航。依托京南枢纽二线船闸工程,采用1∶100整体物理模型,对弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件开展系列试验研究。结果表明:1)原枢纽平面布置方案存在缺陷,下游引航道口门区水流条件易受弯道顶冲水流的影响,弯道处断面束窄导致流速较大。2)同时隔流堤高程太低,会引起水流翻过隔流堤产生混乱水流的现象。提出改进措施:1)上游隔流堤高程应加高至33.46 m,下游隔流堤高程应加高至32.58 m。2)推荐增设隔流墙、调顺岸线,同时开挖河床等。研究方案为京南枢纽二线船闸工程通航水流条件改善提供了技术支持。     

船舶过桥所需航道宽度研究

为了确定船舶过桥所需要的航道宽度,通过建立基于风、流漂移的数学模型,结合我国2011年《内河通航标准》中关于航宽的计算公式,提出船舶过桥所需航宽数学模型.     

哈达山水利枢纽上下游通航连接技术*

针对松花江哈达山枢纽未建设过船设施,枢纽上下游不能连续通航的问题,采用水流数学模型研究哈达山—松原滚水坝河段通航水流特征。采用实测资料对模型进行验证,对河段现状水流情况进行模拟,分析现状河道通航水流特性,对解决哈达山枢纽上下游通航的连接技术的方案进行模拟研究,得出具体通航水流特征指标。结果表明,采用建船闸和枢纽上下游建码头的技术方案,解决了哈达山枢纽上下游连接通航问题,可为类似工程提供参考。     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟初步研究

船舶航行操纵数学模型包括水流数学模型和船舶航行数学模型,其中水流数学模型是船舶航行模拟的基础。基于船舶航行操纵数学模型的基本原理,研究开发了船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,采用有限体积法对水流基本控制方程进行了离散,在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法,船舶航行数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型,并采用有限差分法离散求解船舶运动方程。根据实船或船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验资料,对所建立的船舶航行操纵数模进行了验证和参数率定,结果表明该船舶数模能够正确模拟船舶的航行操纵性能。     

基于动量守恒定律的船闸口门区船舶安全通航条件研究

现行规范是以船闸引航道口门区通航水流条件作为船舶能否安全进出口门区的判别标准。通过调查研究,船舶进出船闸是否安全仅考虑口门区通航水流条件是不全面的,还应考虑船舶在该区域本身的运动特征。基于动量守恒定律并考虑水流对船舶的作用,分析船舶为维持安全所形成的航行运动特征,并通过通航水流条件和船舶航行条件的模型试验,对比研究两者的关系,提出了基于动量守恒定律的口门区船舶安全通航条件判定方法。结果表明,采用水流条件试验结果求得的口门区船舶安全通航最小临界速度判定船舶通航的安全性是合理可行的。