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三峡-葛洲坝工程两坝间河段总流程约38.4km,基本处于西陵峡峡谷中,成库后河床冲淤已基本平衡。两坝间河道是长江黄金水道著名的咽喉地段;其中以水田角、喜滩、狮子脑、偏脑等洪水急流滩和石牌急弯道险滩最为突出。三峡工程进入正式的运行期,三峡-葛洲坝梯级电站的运行方式将有所变化,两坝间水流也会产生变化;加上三峡工程提前19年完成通航货运设计指标,为更好的发挥长江的航运效益,有必要研究改善“咽喉地段”的通航水流条件。 本文运用计算流体力学的方法,对三峡-葛洲坝两坝间的水动力情况进行了数值计算,计算分析两坝间通航水流条件。针对两坝间4个典型的碍航滩段进行了相应的工程措施整治,同天然现状及万吨船队的通航标准比较分析各滩段各方案的改善效果,为以后可能的工程实际提供一定的参考。主要的研究内容包括: (1)构建了三峡-葛洲坝两坝间河道的整体水动力数学模型,并通过实测资料和模型试验资料验证数学模型的可靠性和实用性,数值计算结果经验证可以为改善两坝间通航水流条件的河道整治研究数值计算提供水动力基础。 (2)针对水田角、喜滩、狮子垴、石牌4个典型碍航滩段,提出了填槽、炸礁、筑潜坝、潜顺坝、拓宽岸线等工程方案。 (3)水田角河段计算分析了4种方案,总结了各方案河段流场、最大表面流速、最大局部比降、最大横向流速随流量的变化规律。计算结果表明,该河段填槽对比降的改善效果较为明显,炸挖突嘴对流速的改善效果较好,方案四能够改善通航水流条件基本达到万吨船队的通航要求。 (4)喜滩河段计算分析了2种方案,结果表明,方案一对流速的改善效果较优,方案二对局部比降的改善效果较优,横向流速都不大,方案二能将该段通航流量25000m3/s提高至35000m3/s。 (5)狮子垴河段计算了2种方案,结果表明,该滩段主要是水流比降大,在流量超过35000 m3/s时,比降超过通航标准,在所采取的两种方案中,方案二有明显的改善效果。 (6)石牌河段计算了3种方案,总结了各方案河段流场、最大表面流速、最大局部比降、最大横向流速随流量的变化规律,结果表明,方案二对此段通航水流条件改善效果最优,通航流量能达到将近45000m3/s,横向流速有所超标。