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在河面较宽的平原地区,利用明渠导流是较为普遍的一种导流方式,其具有施工便捷、高效、低成本等众多优点而被广泛运用。在导流明渠的设计中,不仅需要考虑成本、进度、安全等因素,往往还需要同时考虑导流期间的施工安全和通航水流条件问题。本工程坝址处为典型的分汊河段,施工周期较长,在河心洲上修建导流明渠,不仅仅需要考虑上述因素,更需要考虑到支汊河流的分流比;导流明渠不仅需要承担泄流任务,更需要担任通航问题,明渠内部水流条件复杂,因此对导流明渠进行分流比和通航分析对工程的正常、安全施工至关重要。针对以上问题,本文采用数值分析和物理模型试验相结合的方法研究分析了在分汊河道上修建导流明渠时的分流比及明渠内的通航水流条件分析。
本文的主要研究内容及成果如下:
(1)在分汊河道上计算分流比是一个多因素问题耦合的过程,包括原始河床形式、高程、含沙量及降水等因素;在计算开挖导流明渠的分流时,需要考虑明渠的断面形式、倾角等。本文在根据前人相关研究的基础上,利用原始地形数据进行了数值模拟,通过坝址附近水文站的观测数据对模型的正确性和可靠性进行验证。
(2)利用数值模型计算各期导流设计流量下的上下游水位,同时对不同工况下东、西大河的泄流能力及分流比等水流特性进行计算复核;根据计算结果确定航迹线落差、主流位置的变化规律及其纵横向流速、流态、通航水深,提出各施工阶段助航流速≤3.5m/s的最大通航流量,确定合理的通航河道范围和适于通航的水位和流量范围。验证导流明渠口门区是否出现如泡漩、乱流等不良流态等。
(3)验证汛期围堰拆除至12.0m高程后的平台流速;一汛、三汛期间东、西大河原河道通航,测验闸室段流速及流态。确定合理的通航范围和适于通航的水位和流量范围。
(4)计算分析结果表明:初选方案基本能够满足泄流要求,但两侧河道分流比较原始天然河道出入较大。选用改进“一字型”导流方案,在不同工况下既能保证基坑内安全施工,又能满足通航要求。在施工周期内,基本能够自航通航,在特殊工况如汛期围堰拆除至12m标高以及枯水期遇大流量洪水时需要采取相关的助航措施,以保证导流明渠内船只正常的通行。
本文的主要研究内容及成果如下:
(1)在分汊河道上计算分流比是一个多因素问题耦合的过程,包括原始河床形式、高程、含沙量及降水等因素;在计算开挖导流明渠的分流时,需要考虑明渠的断面形式、倾角等。本文在根据前人相关研究的基础上,利用原始地形数据进行了数值模拟,通过坝址附近水文站的观测数据对模型的正确性和可靠性进行验证。
(2)利用数值模型计算各期导流设计流量下的上下游水位,同时对不同工况下东、西大河的泄流能力及分流比等水流特性进行计算复核;根据计算结果确定航迹线落差、主流位置的变化规律及其纵横向流速、流态、通航水深,提出各施工阶段助航流速≤3.5m/s的最大通航流量,确定合理的通航河道范围和适于通航的水位和流量范围。验证导流明渠口门区是否出现如泡漩、乱流等不良流态等。
(3)验证汛期围堰拆除至12.0m高程后的平台流速;一汛、三汛期间东、西大河原河道通航,测验闸室段流速及流态。确定合理的通航范围和适于通航的水位和流量范围。
(4)计算分析结果表明:初选方案基本能够满足泄流要求,但两侧河道分流比较原始天然河道出入较大。选用改进“一字型”导流方案,在不同工况下既能保证基坑内安全施工,又能满足通航要求。在施工周期内,基本能够自航通航,在特殊工况如汛期围堰拆除至12m标高以及枯水期遇大流量洪水时需要采取相关的助航措施,以保证导流明渠内船只正常的通行。