详情

闽江水口坝下航道工程泥沙数学模型的应用研究

项目名称：	闽江水口坝下航道工程泥沙数学模型的应用研究
摘要：	《闽江水口坝下航道工程泥沙数学模型的应用研究》项目是省交通厅以闽交科（2001）18号文列入第二批交通科技项目发展计划（项目编号20041）。闽江水口坝下航道工程是福建省内河运输的主要通道，为促进闽江流域的经济发展，水口坝下至福州航道规划建设为四级航道，本课题通过二维泥沙数学模型对该航道的整治工程进行应用研究，了解各工程方案对水流结构及泥沙冲淤变化的影响，优化出技术可行、经济合理的整治方案，为工程设计和施工提供科学依据。技术原理是把河段收集、实测的水文、泥沙和水下地形资料通过计算机分析处理，结合理论推导和模型试验研究，进一步阐述研究河段浅滩形成的机理及演变规律；建立一维模型推算本河段的水面线和重点河段的边界条件；建立二维水动力模型，进行流畅验证；在水动力模型基础上研制二维全沙模型，根据研究河段的实际情况，确定有关技术参数，用实测资料对泥沙数学模型进行验证；进行不同整治工程方案下的数模计算，推算整治后的演变情况及工程效果预测，提出最佳工程方案。航道工程二维泥沙数学模型是在二维水流数模的基础上，运用多学科与高科技手段建立的全沙模型，因此，与通常河道水流数学模型相比，具有精度高，能更全面、更客观地反映航道工程演变情况，我省首次采用泥沙数学模型对航道工程进行应用研究，通过工程建设实践表明，整治工程效果良好，整治河段浅滩水深逐渐增加。根据2001年9月测图，竹歧~侯宫航段2m深槽基本全线贯通，主槽水深在3m以上；坝田内普遍发生淤积；局部河段紊乱的流态消失，流态平顺，形成微弯的良好河势，滩槽格局和水深趋于稳定，航道已达到设计标准，满足通航2х500吨级船舶的条件。本课题创新与特色主要有以下几个方面： 1、紧密结合工程应用，定性分析与泥沙数学模型相结合，保证了研究成果定性合理，定量准确。 2、研究河段在中、枯水期受电站蓄水发电影响，洪水期又有山区性河流洪水暴涨暴落的特点，水流变化具有突变性，下游受潮汐影响，水流、泥沙运动复杂。本项目首次成功地将二维全沙模型理论应用于这种上下游水流条件极其复杂河段的河床演变计算； 3、同时根据研究河段的特性既考虑悬沙运动又考虑推移质运动对河段变形的影响，进行了整治工程对河床冲淤影响的预测及工程方案的优选； 4、研究河段地形复杂，整治建筑物多，在研究过程中对整治建筑物按线边界处理，在阻力计算中考虑了整治建筑物对阻力的影响，改变了以往计算中单纯采用一维阻力系数的处理方法； 5、本次研究以研究河段实测资料为依据，建立了适用于闽江坝下河段的推移质输沙率公式，保证了推移质变形计算的合理可靠； 6、初步实现了计算成果的可视化，水流模拟结果动态显示。本项目研究的技术难度大，研究成果内容丰富，资料详实，分析全面，结论合理、可靠，出色地解决了航道工程建设的难题，与国内同类成果相比，其精度和适应性已达到领先水平。该项目研究成果的成功应用表明我国的水流、泥沙数学模型已由模式开发阶段过渡到工程应用阶段。
关键词：	航道工程；工程泥沙；模型的应用；应用研究；闽江水口；二维泥沙数学模型；整治建筑物；二维水动力模型；推移质输沙率；河段
参与人员：	陈一梅,顾龙生,徐造林,王震,白金嘉,张显明,蔡宁生,陈建新
组织单位：	福建省航道局
主持或承担单位：	福建省港航勘察设计院,东南大学交通学院
项目类别：	地方交通科技项目
起止年限：	2000-6-1～2001-9-1
立项年份：	2000