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基于数值船模的佛面滩炸礁方案优化研究
| 论文题名： | 基于数值船模的佛面滩炸礁方案优化研究 |
| 关键词： | 航道工程;炸礁技术;水流特性;船舶操纵 |
| 摘要： | 三峡蓄水达到175m后，涪陵至丰都河段成为常年回水区，航道条件得到较大改善。河段内由于佛面滩碍航礁石伸出江心，汛期产生强烈横流、流态乱，为了保障船舶的通航安全，目前汛期船舶在礁石河段为了避开流态紊乱区域，必须采取“过河”行驶的措施，这就造成了航路相互交叉，威胁到了船舶的航行安全。因此，有必要对佛面滩滩段航道的碍航特性和滩险成因以及炸礁方案优化进行研究。 本文根据研究河段内的实测地形水文资料，建立该河段的平面二维水流数学模型，进行水位、流速及流向验证，研究了佛面滩滩段的碍航特性和最汹流量，以此确定了整治思路、整治参数及整治方案，并分别基于水流数值模拟和船舶操纵模拟对比分析了佛面滩各方案的优劣情况。本文主要研究内容及成果如下: ①依据研究河段实测地形水文资料，采用平均水深控制体积法建立佛面滩的平面二维水流数学模型，并对比模拟结果与实测数据进行水位、流速及流向验证，结果表明该模型可以应用于工程河段水流流场的模拟。 ②基于二维水流数学模型的模拟计算，选取流速、横向流速、流速横纵比、航行阻力及船舶推阻比等5个指标作为本研究方案的评价指标，并对比单位炸深效比分析不同炸深对水流条件的改善情况。 ③综合考虑佛面滩滩段最低设计水位、淹没水位、最差流态水位等情况，从中选取8组具有代表性的水位和流量组合，开展密集工况的滩段水流特性模拟，分析了研究河段的碍航特性和滩险成因是汛期佛面滩淹没形成水下潜坝，流速大，比降大，形成向右滑梁水，滩后回流强度大，并确定了最汹流量为Q=24500m3/s。 ④确定本研究的整治参数为炸礁水深、炸礁基线以及炸礁平台，结合佛面滩的整治思路与原则，确定工程河段的多种炸深、不同平台线组合的炸礁方案。对比不同方案下的流速、横向流速、流速横纵比、航行阻力及船舶推阻比等参数，推荐炸礁方案为距基线40m两级平台，平台一炸深8m，平台二炸深6m。 ⑤基于船舶操纵运动数学模型，使用船舶操纵模拟器计算舵角、漂角和航速等航行参数，以此对比分析炸礁方案的整治效果，与水流数值模拟分析结果相互印证，最终确定佛面滩滩段的最优炸礁方案为距基线40m两级平台，平台一炸深8m，平台二炸深6m。 |
| 作者： | 魏涛涛 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 杨忠超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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