河道整治对三峡-葛洲坝两坝间通航水流条件的改善分析

《河道整治对三峡-葛洲坝两坝间通航水流条件的改善分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、三峡大学硕士学位论文引言三峡工程渠化了重庆以下的川江航道，使库区航道通过能力大大提高，同时增加了葛洲坝以下长江中游航道枯水季节流量，充分改善宜昌至武汉长江的通航水流条件，对长江航运起到了巨大的作用，满足航运发展发展的远景需要。三峡-葛洲坝两坝间河道基本处于西陵峡峡谷中，是典型的山区峡谷河流，下游虽然有葛洲坝水库的回水作用，但因葛洲坝是低水头的水利枢纽，年内不同的时期两坝间河道表现为“人工水库”与“天然河道”双重特性。在进入汛期时，长江的流量非常大，在两坝间水流流态非常复杂，存在多处碍航险滩，呈现明显的“天然河道”特性，严重影响汛期两坝间的通航效益和安全，两坝间河道也

2、成为黄金水道的“瓶颈”。自2012年来三峡工程开始进入正式运行期，梯级水库的运行方式也将发生变，两坝间水流特性也将变化，加上三峡工程提前19年完成航道货运设计指标，为更好的发挥长江黄金水道的作用，研究改善两坝间通航水流条件非常有必要。以往研究改善此河段的通航水流大多是采用优化理论，优化调度三峡电站和葛洲坝电站的运行过程，由于葛洲坝的库容有限，可优化的空间已经不大了。近几年开始研究河道整治的工程措施来改善通航水流条件，研究方法基本是物理模型试验，其中天津大学做的较多，但由于试验周期较长、花费较高，采用这种研究方法的不多。计算流体力学和计算机科学的迅速发展，使得数值计算

3、越来越受亲睐，本文建立了两坝间的水动力数学模型，并通过实测资料和模型试验资料进行验证，保证模型的可靠性和精度，同时对两坝间水田角、喜滩、狮子垴、石牌4个典型的碍航滩段提出了相关的工程整治措施，并进行了数值计算分析，研究结果可以对将来可能的工程实际提供一定的参考。1万方数据三峡大学硕士学位论文1绪论1.1研究背景和意义长江是我国第一大河，素有“黄金水道”之称，是贯通我国东西的水上运输主通道，对沟通我国资源丰富的西南腹地和华中地区及经济繁荣的华东地区的交通起着重要的作用，在我国经济发展和西部大开发中具有十分重要的地位和作用。三峡工程渠[1,2,3]化了重庆以下的川江航道

4、，使库区航道通过能力大大提高，对长江航运起到了巨大的作用。三峡电站至葛洲坝之间的河段处于葛洲坝水利枢纽水库的常年回水区，但因葛洲坝是低水头的水利枢纽，年内不同的时期两坝间河道表现为“人工水库”与“天然河道”双重特性。三峡—葛洲坝梯级电站装机容量大，三峡电站总装机容量2240万KW，葛洲坝电站总装机容量271.5万KW，在电力系统中担任着重要的调峰和调频任务。在长江中、枯水期，三峡-葛洲坝电站进行调峰，在坝下，特别是两坝间峡谷河段非恒定流现象不是很明显，水流较平稳，流速和比降均不大，表现出了“人工水库”特性。在进入汛期时，长江的流量非常大，在两坝间水流流态非常复杂，存

5、在多处碍航险滩，呈现明显的“天然河道”特性，严重影响汛期两坝间的通航效益和安全，两坝间河道也成为黄金水道的“瓶颈”。为改善两坝间的通航水流条件可以优化梯级水库运行调度，也可以采用河道整治[4]的工程措施；优化调度方法有：一是减少三峡电站的工作容量，少承担电力系统的调峰任务，这必将限制三峡电站的发电效益；二是利用三峡水库下游的葛洲坝水库，进行反调节，通过反调节作用来改善三峡大坝以下河段的水流条件，减少不稳定非恒定流对航运的影响。由水库运行的调度规程[5]知，葛洲坝水库允许的水位变幅在363m-66m之间，反调节库容仅为0.86亿m，调节能力有限，特别是在汛期大流量时，

6、葛洲坝的反调节作用更是可以忽略。三峡船闸2003年6月18日向社会船舶开放，2003年～2012年期间通过三峡船闸货运量5.5亿t，加上翻坝转运货物，通过三峡枢纽货运总量达6.5亿t，是三峡工程蓄水前葛洲坝船闸投运后22年（1981年6月～2003年6月）过闸货运量2.1亿t的3.1倍。2011年三峡船闸通过货运量突破亿吨大关，为蓄水前葛洲坝最大年货运量的5.6倍，提前19年达到并超过2030年单向5000万吨的设计通过能力指标[6]。随着经济的发展，改善两坝间的通航水流条件显得尤为重要。本文建立了三峡-葛洲坝两坝间的数学模型，对两坝间通航水流条件进行数值计算，结合

7、物理模型试验的结果，验证数学模型的合理性，同时对典型的碍航河段进行分析，根据形成碍航水流的河道2万方数据三峡大学硕士学位论文特征提出不同的整治方案，计算分析比选出最优的方案。希望研究结果能够为三峡-葛洲坝两坝间的航道整治提供参考。1.2河道整治研究现状及发展1.2.1河道整治的发展历程美国在河道整治的发展历程主要是水资源管理策略的转变。1899年河川港湾法(RiversandHarborsAct)的制定，使修建航道、提高河流航运能力成为河道整治的主要目的。此后基于密西西比河洪灾的再次发生，1928年美国颁布了防洪法(FloodControlAct)，提出了河流改