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融江大埔二线船闸下引航道布置及口门区通航水流条件研究
| 论文题名： | 融江大埔二线船闸下引航道布置及口门区通航水流条件研究 |
| 关键词： | 引航道口门区;通航条件;引航道平面布置;物理模型;数学模型 |
| 摘要： | 融江属于珠江流域西江水系，是西江一级支流柳江的中游段，为西南水运出海北线通道。大埔水利枢纽位于柳江流域融江段，而已建船闸等级低、尺度偏小，难以适应运输船舶大型化的要求，也成为西南水运出海北线通道柳州流域融江航道发挥整体效益的瓶颈所在。因此，为提升融江航道等级，需对大埔枢纽船闸进行扩能。本文基于大埔水利枢纽工程项目，采用物理模型与数值模拟相结合的研究思路，研究了大埔水利枢纽下引航道布置的设计方案、优化方案一、优化方案二的通航水流条件，为了解决船闸引航道通航问题来提供相应的技术支撑，采取了相应的工程措施来解决引航道的通航问题。主要内容包括： （1）在充分研究国内外船闸通航相关资料基础上，对下引航道布置、枢纽通航水流条件标准、现有已建船闸下引航道口门区通航水流条件研究现状、研究方法的发展及趋势等进行总结说明。 （2）通过对大埔枢纽水工模型进行实验研究，由设计方案发现，引航道口门区会形成跌水和斜流不利流态，并在引航道停泊段形成泡水和大范围回流，且影响枢纽泄流和坝下游河道行洪。遂提出优化方案一和优化方案二两个布置方案。通过总结试验效果并考虑各种影响因素，认为优化方案二能较好满足试验要求，有效改善了下引航道、口门区及连接段流态，横向流速值与超标范围均有所减小。有效减小了船闸下引航道布置对枢纽泄流和河道行洪的影响。 （3）由二维水流的数值计算方法出发，就MIKE21软件计算原理进行阐述，包括控制方程的建立和数值解法。接着，对模型进行了模拟河段选择、制作河网文件、划分网格，确定了模型关键参数、并对数值模拟求解过程加以解释。最后对数学模型进行了验证：在不同工况下，该数学模型能正确地模拟出引航道口门区流态，数值计算中切实可行，并且能够很好的满足实际要求。 （4）通过对优化方案通航条件进行数值模拟研究，从构建模型、数值模拟结果、计算结果分析三个方面进行分析研究。针对数值模拟结果由水位图，总水深图、矢量分布图等加以分析和对比。由结果可知：通过物理模型和数值模拟相互比较，可以确切推出证实优化方案二的布置方案是可行的。 （5）由于二维模型无法准确呈现隔流墙结构水流情况。因此采用三维水流数学模型对优化方案的隔流墙结构布置型式进行初步研究，对下引航道口门区通航水流条件进行检验，针对三维数值模拟结果，分析和对比总水深图，水平面口门区速度矢量图、口门区截面横向流速分布图等。以确保引航道隔流墙布置的合理性。并提出往下引航道布置型式的推荐方案。 |
| 作者： | 刘世聪 |
| 专业： | 土木水利 |
| 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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