长江上游叉鱼碛滩航道特性及维护对策

叉鱼碛为长江上游过渡段浅滩,位于泸州境内,属于天然河段。2013年向家坝水电站完成蓄水,2015年长江上游航道最小维护水深从2.7 m提高至2.9 m。2016年禁采前由于人为无序的挖砂采石对上游诸多滩段造成较大的破坏,枯水期水流分散,冲刷能力减弱。在诸多背景下,长江上游诸多碍航滩段枯水期航道畅通面临较大的挑战,叉鱼碛滩段为其中的一个代表。根据实测资料分析向家坝水电站蓄水前后水沙条件的变化,对滩段近年来的演变规律进行总结,并且根据近年航道维护疏浚实施情况、疏浚效果以及相关问题,对滩段的航道维护对策进行分析,为滩段养护疏浚的设计、施工提出相关建议以及加抛整治建筑物的治理方案,可为航道维护及航道治理提供技术支撑。     

长江上游胡家滩航道整治数值模拟研究

长江上游胡家滩为弯曲展宽河段浅滩。探讨了胡家滩浅滩河段河床演变特征、碍航特性及滩险成因,提出了航道整治思路与方案。应用平面二维水流泥沙数学模型,采用2002—2011年的水沙序列资料,对方案整治效果进行分析。结果显示,整治后航槽流速增加且不会成为急滩,消落期航槽内泥沙冲刷加强,起冲时间提前,冲刷历时延长,航道尺度满足规划要求,航槽基本稳定,说明采用筑坝、疏浚与炸礁相结合的方法对胡家滩浅滩航道整治较为有效。     

长江上游斗笠子滩航道整治工程试验研究*

通过模型试验分析斗笠子滩水流、泥沙运动特征,并对航道整治方案进行研究,提出了推荐方案。推荐方案工程实施后,整治效果良好,航道水流条件明显改善,船舶过滩能力增强,基本满足千吨级船舶自航上滩要求,表明对枯水卵石急滩实施"下抬上疏"的治理方案是行之有效的。     

航道整治工程水流泥沙数值模拟

泥沙冲淤变化是航道整治工程的主要原因,泥沙的沉降、扩散、起动与交换都与水流的作用密切相关。本文采用有限元法建立的二维水流泥沙控制方程,对航道整治工程中水动力和冲淤、河床变形进行了模拟,取得了较好的效果。     

佛面滩炸礁优化方案的数值模拟

涪陵—丰都河段内的佛面滩碍航礁石伸出江心,汛期产生强烈的横流,流态紊乱,船舶须过河上行,与下行航路交叉,威胁船舶航行安全。针对上述问题,拟通过炸除佛面滩部分礁石改善通航流态,实现船舶"各自靠右,分边航行"。建立佛面滩河段二维水流数学模型,通过模拟多级流量的流场,确定航行条件最差的最汹流量为2. 45万m~3/s;模拟计算最汹流量下8个炸深方案流场,通过比较各个炸深方案的流速、横向流速、流速横纵比、航行推阻比、单位炸深效比和流态,认为8 m炸深方案最优。     

心滩守护工程影响航道水流特性的数值模拟*

心滩是位于河心的浅滩,一般位于放宽河道内,会随水位涨落及水沙条件变化而十分不稳定,往往给航道条件带来十分不利的影响。为了改善航道条件,需要通过航道整治工程来稳定心滩,如软体排护滩工程、鱼骨坝护滩工程等。运用基于非结构三角形网格的平面二维水流数学模型对不同类型的心滩守护工程进行了研究。研究表明,建立的数学模型能够较好地模拟心滩周边的水流特性,较好地揭示了心滩守护工程对航道水流的影响特点,这对长江中下游航道涉及心滩的浅滩河段航道治理中具有一定的指导意义。     

川江风簸碛滩碍航成因与整治效果分析

长江上游风簸碛滩位于井口急弯的上游弯曲放宽河段,滩段枯期分汊,左槽窄弯,右槽顺直宽浅,是长江上游著名的卵石滩险。文章分析了滩段的碍航成因和整治前后的河床演变情况。1995年右槽方案实施后整治效果良好,但2001年右槽上浅区开始出浅,主要是因整治建筑物的水毁而导致右槽冲刷能力减弱所致。修复和加固原有整治建筑物、疏浚右槽进口浅区,可改善右槽通航条件。     

长江上游观音背滩航道整治方案

针对长江上游观音背河段暗碛浅区得不到有效冲刷而易出浅碍航的问题,提出了2种不同的整治方案,并采用数值模拟方法建立该河段的平面二维数学模型,对2种方案实施后的整治效果进行研究。结果表明,方案实施后浅区部位水深均在3.5 m以上,达到了预期整治目标。局部水流流态明显改善,设计流量下2种方案的最大流速增幅分别为0.798、0.995 m/s。方案2较方案1对河道边界条件影响更大,局部消滩判数超过临界值3.92,不利船舶通行,因此选择方案1作为推荐方案。研究结果可为该河段后续整治方案的确定提供支撑。     

长江上游水井湾航道整治数值模拟*

水井湾滩段是长江上游弯道分汊河道,具有急、浅、险等多种碍航特性。洪中枯流量的差异引起主支汊分流比与分沙比的变化,河床不稳定。采用数值模拟方法,结合丁顺坝平面初步布置方案,研究丁顺坝坝头不同偏角布置下水井湾航道的通航水流条件及汊道分流比变化规律,对比分析各布置方案的计算结果得到平面布置最优方案。研究表明：通航水流条件与丁顺坝坝头偏角不成正向变动关系,坝头偏角存在合适区间;分汊主河道分流比与流量成反向变动关系,坝头偏角对河道分流比影响较小。研究结果可为同类型河流航道整治方案提供理论依据。     

长江九龙滩河段浅滩航道整治

长江九龙滩浅滩河段有鼓鼓碛、蕉芭滩和三角碛3处碍航。在碍航成因分析的基础上,结合航道整治目标原则,提出了整治方案。应用平面二维水流泥沙数学模型探讨方案整治效果,经水流条件和典型年泥沙冲淤特性对比分析,进行方案比选与优化,形成了推荐方案。选用2002—2011年水沙序列资料,研究方案实施后长时期内的航槽泥沙冲淤规律,结果表明,方案实施后航道尺度满足要求,航槽可长期保持稳定,整治效果较为理想,达到了预期整治目标。     

长江上游边滩河段水力特性试验研究*

通过查阅长江上游宜宾至重庆段的航道图,统计枯水位条件下顺直边滩的高度、滩宽与河道宽之比等形态参数,设计两种临水面坡度不同（α=0.167和0.200）的滩体,利用概化模型试验,研究其在不同水力条件下主要断面的水深和流速变化规律。结果发现：水深是影响主要断面同一测点水深变化和流速变化的的主要因素,即距离滩头越近壅水现象越明显,当流量等水力条件相同时,水深增加,紊动作用减弱,同一测点水深变化量越小,沿程断面的垂向平均流速、近底平均流速和断面平均流速的变化均相应减小。研究成果将为交错边滩的水流特性及演变机理提供参考。     

长江宜宾—重庆河段急滩消滩水力指标研究*

急滩是山区河流浅滩、急滩和险滩三大主要碍航滩险类型之一。介绍和评述了确定消滩水力指标的5种主要方法:经验分析法、航行阻力推算法、实船试验法、船模试验法和数学船模法。采用航行阻力推算法和船模试验法对长江宜宾至重庆河段急滩消滩水力指标进行研究,确定了消滩比降、流速组合,可作为急滩整治设计依据的关键参数。     

长江中游戴家洲河段航道整治工程数值模拟研究

应用数值模拟方法,对戴家洲洲头不同地形下的水流特性、洲头分流面等进行了认识性计算分析。计算分析结果表明,该河段航道整治在选汊以及工程布置等方面都应以数值模拟认识性计算结论为基础。通过大量方案计算,数值模拟得出了该河段航道整治总体工程方案,整体方案工程经系列水文年过程校核,可以满足该河段远期规划航道尺度要求。     

长江上游卵石滩群平面形态及碍航特性*

川江以滩多、流急、水乱而闻名于世,部分滩险之间距离较近,滩险之间相互制约,整治存在相互联动效应,形成滩群,其中卵石滩群碍航特性最为复杂,整治难度非常大。通过对长江上游8个卵石滩群平面形态及以斗笠子—东溪口、神背嘴—叉鱼碛卵石滩群为代表的滩段之间关联特性的分析得到以下认识：卵石滩群一般位于连续弯道（急弯）,深槽连接段短、宽度变化大的“藕节状”分汊型河段;下游滩险整治易引起上滩险水位降低,比降增加,恶化上滩险的航道条件;上游滩险整治易改变来水来沙条件,影响下游滩险河床演变。对卵石滩群的整治应整体规划、设计,一次建成。     

长江上游王爷庙—兰家沱河段航道计划尺度边界研究

针对长江上游王爷庙—兰家沱河段航道计划尺度边界问题,采用对多年航道预报尺度及实测水位数据进行统计分析的方法,同时参考实际航道维护经验,得出该河段重点水道为温中坝、东溪口和叉鱼碛水道,各重点水道的航道计划尺度边界分别为泸州羊角滩水位0.95 m、斗笠子水位0.30 m、小桃竹水位0.60 m,降低维护尺度的方案为舍深保宽。