长江中下游分汊河段航道滩槽格局调控理论与技术

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本文针对新水沙条件下长江中下游分汊河段存在的滩槽格局调整剧烈、通航汊道交替时有发生、航道条件难以长期稳定的问题开展研究。通过分析三峡蓄水运用后长江中下游水沙特性,分析分汊河段河床变化特点及对航道条件响应规律;考虑分汊河段多汊道水深通航尺度利用要求,提出通航汊道选取方法及整治参数确定方法;研究调控滩槽格局的工程区、工程类型及平面布置;提出基于提高航槽冲刷效率的丁坝护底范围确定方法。本文主要开展了以下研究工作:(1)通过分析长江中下游主要水文站实测水沙数据,总结了三峡蓄水运用后长江中下游水沙变化特征,归纳了新水沙条件下长江中下游河床整体变化特点和航道条件总体变化特点,重点分析了分汊河段河床变化特点及航道条件对新水沙变化的响应规律。(2)通过提炼总结长江中下游分汊河段已建工程选汊经验,考虑分汊河段多汊通航需求及可能性,提出了通航汊道选择的原则和评价因素。(3)针对分汊河段多汊水深利用需求,基于“同一浅滩在不同整治参数组合下达到相同整治效果”的概念,以浅滩整治的泥沙输运量为结点,提出了联合整治水位和整治线宽度确定方法,建立了整治参数与多目标通航尺度的关系。(4)基于三峡蓄水及上游大型水库群运用使上下游河势关联性加剧的背景,提出了计算上下游河段联动演变过程的判别指标,并基于该定量化联动判别指标,提出了一种航道整治工程工程区选择的新方法。(5)运用河流动力学理论,结合概化水槽试验,对守护型工程对航道条件的改善程度进行了研究,建立了守护工程实施后所能达到的最大航深数学表达公式,可将其与目标航深进行对比,若大于目标航深,可考虑采用守护型工程;若小于目标航深,意味着守护型工程对航道条件的改善强度不足,必须选用强度更高的调整型工程。(6)采用流带法,结合概化模型试验,提出了一种适用于分汊河段的调整型工程主尺度确定方法,该方法克服了以往航道整治建筑物设计中主尺度依赖整治参数确定,因而仅适用于正常过渡段浅滩、不适应分汊河段的不足。(7)开展了二维水流数学模型计算和物理模型典型河段局部冲刷试验,分析了护底对于提高丁坝效率的效果,并在此基础上,进一步提出基于提高航槽冲刷效率的丁坝护底范围确定方法。
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