桥区河段洲滩变化对通航条件的影响.pdf

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1、第4期水利水运工程学报No．42叭6年8月IH嗍oSQENCEANDDiG矾Ⅱ疆心旧Aug．2016DOI：10．16198／j．cnki．1009—640X．2016．04．002陈立，李东锋，刘明俊，等．桥区河段洲滩变化对通航条件的影响[J]．水利水运工程学报，2016(4)：1l一17．(cHENLi，LIDong·fbng，LIuMing-jun，etalIInnuencesofriverchannelpmcessonnavigationconditionsinbridgereaches[J]．Hydm—scienceandEngineering，2016(4)：ll—1

2、7．)桥区河段洲滩变化对通航条件的影响陈立1，李东锋1，刘明俊2，宋涛1(1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072；2．武汉理工大学航运学院，湖北武汉430063)摘要：桥区河段的洲滩演变，可能会改变桥区的航道条件，影响船舶通航。武汉长江大桥所在的武桥水道河段汉阳边滩年内呈现汛冲枯淤的规律，如果枯水期汉阳边滩淤积展宽，武汉长江大桥上水通航孑L水深不足，不能通航，或者即使水深足够，但因桥位上游的航槽过于弯曲，上水船舶通航困难，常需要调标改孑L，严重时必须采取疏浚措施。将二维水流数学模型与船舶运动漂移量模型相结合，计算分析了汉阳边滩不同淤积形态条件下上行船

3、舶通过大桥上游弯道的所需航宽，从船舶运动学角度分析了汉阳边滩淤积展宽影响桥区通航的机理。结果表明，即使4m等深线没有直接淤积通航桥孑L，当汉阳边滩突咀较大且靠近大桥时，桥位上游弯道宽度不满足上水船舶安全通航所需航宽的要求，必须采取相应措施。关键词：桥区河段；洲滩变化；水流数值模拟；漂移量；通航条件中图分类号：u611文献标志码：A文章编号：1009—640x(2016)04—001l一07影响桥区通航的因素很多，如桥位附近河道河势，洲滩演变，桥轴法线与水流流向的夹角，桥梁通航净空尺度及桥跨布置方案，桥墩紊流宽度，桥群问题等等，国内外不少学者对此进行了相关研究。胡旭跃等⋯指出桥轴法

4、线与水流主流流线夹角过大且桥墩布置不合理是造成桥梁碍航的主要原因之一；刘明俊等‘21建立了桥区船舶运动漂移量模型并通过实船试验进行了验证，该模型可为合理确定桥梁通航净宽、规划桥区航路提供依据；D．C．Wilson等。3o通过通航模型试验研究了密西西比河上GreenvilleBridge河段的通航条件，并优化了新的拟建桥梁的桥墩布置；宣国祥等H。5o进行了船舶操纵运动数值模拟的研究，杨胜发等Mo将其运用到桥区航行数值模拟中，分析建桥对航线选择及船舶操纵参数的影响；胡旭跃等’7娟1通过概化水槽试验提出了桥墩紊流宽度的计算公式，以确定航道边线与桥墩之间的安全距离；陈明等一1指出由于桥群

5、河段桥墩数量增多，对河势及洲滩演变的影响将更为明显，通过河工模型和数值模拟相结合的试验方法研究桥群对通航条件的影响十分必要。然而，以往的研究方法局限于单一的河工模型试验、概化水槽试验或某一类型的数学模型试验，针对大桥附近洲滩演变对通航条件影响的研究也多为经验性的分析与总结，结合水流数值模拟和船舶运动漂移量模型的方法进行的定量研究较少，本文就此问题开展相应的分析研究。1概述桥区河段的河势对桥区通航条件有重要的影响。桥梁建设论证阶段，桥位河段的河床演变是桥梁布置最重要的依据之一，直接关系到桥区通航安全。桥梁建成后的实际运行表明，桥区河段的河床演变特别是洲滩冲淤调整对桥区通航条件影响很

6、大，例如长江中游沙市河段三八滩的剧烈演变不仅使荆州长江大桥南通收稿日期：2015—09—06基金项目：国家自然科学基金资助项目(11472199)；交通运输部重大科技专项(201132822430)作者简介：陈立(1966一)，男，湖北武汉人，教授，博士，主要从事环境与工程泥沙和治河防洪方面的研究。E—mail：chenliwuhee@whu．edu．cn通信作者：李东锋(E—mail：dnee20lO@whu．edu．cn)12水利水运工程学报2016年8月航孑L严重淤积，不能通航，近期杨林矶边滩的淤积发展下移也严重影响了北通航孔的通航条件。武汉长江大桥上游的汉阳边滩，枯水期淤

7、积展宽，有的年份通航桥孔因水深不足，造成碍航。但实践中也发现，有时通航桥孑L水深足够，但船舶仍无法通航，对此情形的相关机理和成因尚无相关研究成果。武汉长江大桥所在的武桥水道是长江中游枯水期重点浅水道，一般情况下，上行船舶走4}}桥孔，下水船舶走6#桥孔，如果4#桥孔不能通行，则上行船舶改走5#桥孔。研究¨0。表明，汉阳边滩年内具有汛冲枯淤的特点，汛期边滩为狭长型，汛后退水期逐渐向江中淤展，形成宽短型突咀，边滩突咀一般在大桥以上(见图1)。枯水期，遇不利水沙条件，汉阳边滩4#和5#