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原文传递朝涪段水下钻孔爆破对典型鱼类的影响研究

论文题名：	朝涪段水下钻孔爆破对典型鱼类的影响研究
关键词：	航道整治;水下钻孔;爆破冲击波;典型鱼类;安全距离;气泡帷幕;衰减效果
摘要：	随着长江经济带发展和生态文明建设的深入推进，生态航道建设逐渐成为未来内河航运发展的方向。在长期的航道整治过程中，由于传统机械清礁效率较低，亟需采用水下爆破清礁的方式对碍航礁石予以清除以提升内河航道的通航尺度，然而由于多处江段隶属国家级珍稀特有鱼类及四大家鱼种质资源自然保护区，水下爆破产生的冲击波会对区域内的典型鱼类造成严重影响。因此，开展水下爆破冲击波对典型鱼类的影响研究，提出针对典型鱼类的安全防护方案具有重要的理论价值和现实意义。本文以《长江上游朝天门至涪陵河段航道整治工程Ⅰ标段》为工程背景，基于理论分析、室内测量试验、室外监测试验、数值模拟计算四者相结合的方法，针对草鱼、鲢鱼、鳙鱼三种典型鱼类开展水下爆破冲击波作用下鱼类安全临界波压模型研究，建立典型鱼类的安全距离及工程安全用药量控制标准，明确气泡帷幕对水下冲击波的衰减效果，主要研究结论如下：　　（1）基于水下爆破现场监测试验及数值仿真模拟，明确水下爆破冲击波的传递规律，结果表明：水下冲击波以爆源为原点呈球状向四周水体扩散；分析得到了适用于朝涪段工程的水下钻孔爆破冲击波压力传递经验公式。　　（2）分析了水下爆破冲击波对典型鱼类的影响机理并构建了典型鱼类安全临界波压模型，研究发现：水下冲击波传播到不同介质交界面时发生反射及透射作用，透射冲击波在鱼鳔壁内外产生较大压强差，使鱼鳔上下壁面处形成损伤鱼鳔的径向拉应力，当径向拉应力超过鱼鳔组织所能承受的临界拉应力，鱼鳔就会出现损伤；基于水下冲击波对鱼鳔的影响机理构建了水下爆破冲击波作用下典型鱼类安全临界波压物理模型。　　（3）根据室内测量试验明确了模型参数，得到了最大与最小典型鱼类安全临界波压模型结果，研究表明：鱼鳔宽度系数分别为0.046、0.084、0.093，鱼鳔壁厚系数均为0.002，鱼鳔径向临界拉应力系数分别为47、50、61，鱼鳔形状系数取值范围分别为0.60~1.10、0.61~1.06、0.65~1.09，水介质和鱼鳔壁介质的波阻抗比取值范围分别为0.46~1.92、0.31~3.21、0.28~3.54；典型鱼类安全临界波压与鱼体长呈正线性相关。　　（4）基于现场水下爆破冲击波压力作用下的典型鱼类损伤观测试验结果，验证典型鱼类安全临界波压模型，结果表明，不同冲击波压力下不同体长的典型鱼类的受损状况基本符合自身所能承受的最大和最小安全临界波压范围；根据模型结果合理划分了鱼类死亡区、存活有影响区和存活无影响区。　　（5）采用LS-DYNA数值分析方法对气幕防护进行研究，并建立典型鱼类的安全控制标准，结果表明：当气泡群密度降低，冲击波峰值增大，气幕衰减率减小，当气泡群密度一致，水下冲击波衰减率随气幕爆源距的增加而降低；朝涪段典型鱼类的最小安全临界距离分别为7m，最大无影响临界距离为83m；爆源距7m的工程安全用药量影响范围为0.03~49.20kg，爆源距83m的工程安全用药量影响范围为50~82010kg。
作者：	杨宵
专业：	水利工程
导师：	李文杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023