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窄深河道枢纽上引航道及口门区改善措施水流条件三维数值模拟研究
| 论文题名： | 窄深河道枢纽上引航道及口门区改善措施水流条件三维数值模拟研究 |
| 关键词： | 上引航道口门区;潜坝设置;隔流墙;局部开孔;施水流条件;三维数值模拟 |
| 摘要： | 由于对内河航行的需求日益增长，以及船舶的安全性日益提升，对于山区狭窄的河道的水流状况进行研究变得尤为重要。水流条件对于船舶的安全行驶至关重要，它不仅决定了船舶进出船闸的安全，更是决定枢纽通航能力的关键因素。本文依托山秀船闸枢纽整体试验研究，对上引航道口门区设置潜坝以及隔流墙局部开孔改善水流条件进行系统研究，建立二、三维数学模型，明确潜坝挑角对上引航道水流条件的影响，主要研究结论如下： （1）运用MIKE21软件对推荐方案与推荐方案未设置潜坝方案二线船闸上引航道口门区水流条件进行二维数值模拟，将成果对比分析确定枢纽上引航道口门区设置潜坝的可行性，并将二维数值模拟结果用作三维数值模拟的边界条件，保证三维数值模拟的精度，为研究山秀枢纽上引航道口门设置不同布置型式潜坝的通航水流条件做铺垫。 （2）采用FLOW 3D软件分别对山秀改扩建工程推荐方案下上引航道口门区未设置潜坝以及设置潜坝挑角为30°、45°、 60°各方案下进行了三维数值模拟，经分析可知在潜坝设置高程不变，由于潜坝主要起调顺水流降低口门区内出现斜流的作用，潜坝挑角越大，与水流流向之间夹角越小，所起到的调顺水流作用越小。故在上引航道设置潜坝改善口门区水流条件，建议设置挑角较小方案。 （3）利用已建山秀船闸扩能工程整体物理模型推荐方案下对上引航道隔流墙局部开孔开展试验，探讨在引航道上游堤头附近开孔、上引航道隔流墙不开孔以及在引航道中下段底部间隔开孔三种方案对引航道内通航水流条件的影响。并运用FLOW 3D软件进行三维数值模拟，对三种方案进行对比分析，确定最优方案。在山秀船闸阔能工程物理模型提出推荐方案布置方案下，上引航道上游堤头附近开孔方案导致上引航道及口门区回流范围和强度均较大，而在引航道中下段水流条件与中下段开孔方案相比相差不大，甚至略优于中下段开孔方案。因此建议使用推荐方案（引航道中下段底部间隔开孔）作为设计方案。 （4）山秀船闸扩能工程在枢纽上游引航道口门处设置潜坝改善通航水流条件属于首创之举，因此有必要从理论上诠释该改善措施的合理性；对上引航道隔流墙局部开孔进行分析，从三维角度诠释了三种设计方案对通航水流条件的影响，可为类似工程提供参考价值。 |
| 作者： | 唐溪 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 王云莉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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