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《清华大学》 2006年
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三峡葛洲坝通航水流数值模拟及航运调度系统研究

姚仕明  
【摘要】: 三峡工程建成运用后,两坝间航道将成为长江中下游与上游航运的“瓶颈”。本文基于水流数学模型、GPS定位技术及三维虚拟仿真技术等,建立了庙河至虎牙滩河段的航运监控调度系统,对该河段的通航水流条件与航运监控调度的功能等进行了研究,对促进水利学科的发展与生产应用均具有重要的意义。 论文取得了下述1、2两项创新成果,完成了与之相关的研究内容: 1建立了船舶航线优选模型,研究了船舶航行速度、船舶与水流方向交角以及过江时间三者之间的关系。采用此模型研究得出,莲沱至南津关河段的通航时间增加10.7天,相当于增加155万吨的通过能力,具有巨大的经济效益。 2建立了集数据库、数学模型、GPS和三维仿真为一体的三峡航运监控调度系统,实现了系统中各模块之间的交互;系统具有三维场景漫游、查询、定位、数据资料的列表与实时显示、监控预警与应急处理和航运调度等功能,为制定航运调度方案提供了整体直观的支持平台。 3研发了二、三维水流数学模型。运用室内弯道以及庙河至虎牙滩河段的实测资料,对模型进行了验证与合理性分析,结果表明,模型计算结果与实测资料基本吻合,可用于庙河至虎牙滩河段的通航水流条件研究。 4三峡水库运行初期,坝区河段流速大幅度减小,航运效益显著提高;宜昌河段在流量为4000~40000 m 3 /s条件下,能满足万吨级船队的航行条件,但当流量增至45000 m 3 /s时,万吨级船队通航存在困难。 5在不考虑泥沙冲淤变化的情况下,三峡电站在枯水季节的日调节期间,两坝间河段的通航水流条件满足大吨位船舶的航行条件;在葛洲坝坝前水位为66.0m时,两坝间万吨级船队通航限制流量约为30000 m 3 /s ;当葛洲坝坝前水位降至63.0m时,相应的流量减小到25000 m 3 /s。若提高船舶上行限制流速至3.5 m /s时,两坝间河段的通航限制流量可增加至40000 m 3 /s。 6运用GPS差分定位技术设计了船舶监控系统,可对庙河至虎牙滩之间水域的船舶定位和跟踪,进而实现对该水域船舶的科学调度和船舶过坝管理。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TV135

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 冶运涛;蒋云钟;梁犁丽;;流域虚拟仿真中水沙模拟时空过程三维可视化[J];水科学进展;2011年02期
2 姚仕明;王兴奎;张丙印;;三峡大坝至葛洲坝两坝间河段通航水流条件[J];水利水电科技进展;2010年06期
3 李健;金中武;蔺秋生;;香溪河水质的平面二维数值模拟[J];水动力学研究与进展A辑;2012年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张丹;三峡回水变动区船舶航行路径优化及三维环境仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 谭伟;多源信息融合技术在水上交通中的应用研究[D];重庆交通大学;2011年
【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 徐世涛;流场、河床及航行的动态演示系统[D];清华大学;2001年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 洪伟;田彦涛;徐斌;;自适应的动态地图匹配方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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6 张家忠;孙旭;雷鹏飞;;低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 李贵;孙蓓蓓;朱壮瑞;高晔;;基于FLUENT的发动机舱内部流场数值模拟[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
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10 杨磊;雷金亮;曹莹;;基于CDMA与GIS的车辆监控与管理系统[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
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9 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年
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10 谢晓然;黑龙江省气象多轨道业务信息系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张细兵,龙超平,李线纲;可视化数学模型及动态演示系统的初步研究与应用[J];长江科学院院报;2003年04期
3 余真真;王玲玲;戴会超;成高峰;;三峡水库香溪河库湾水温分布特性研究[J];长江流域资源与环境;2011年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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1 张尚弘;都江堰水资源可持续利用及三维虚拟仿真研究[D];清华大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 罗素云;AIS与雷达目标位置数据融合方法的研究[D];武汉理工大学;2003年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 冶运涛;蒋云钟;梁犁丽;王浩;;虚拟流域环境中河道演变的整体自动建模及可视化分析[J];水科学进展;2012年02期
2 王法猛;傅宗甫;吕家才;刘明明;;闸站合建枢纽对河口通航影响的模型试验[J];水利水电科技进展;2012年05期
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3 陈幼珍;基于联邦滤波位置参考系统信息融合研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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7 余涛;毛田;王云冈;曾中超;;利用同化方法进行GPS数据三维电离层反演[A];第十四届全国日地空间物理学术研讨会论文集[C];2011年
8 邓志国;Michael Bender;Galina Dick1;葛茂荣;Jens Wickert;;GPS单频机在水汽层析中的应用[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 李祖洪;郑晋军;张立新;;GPS有效载荷发展对北斗系统的启示[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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5 代希泽;走出选购GPS导航仪误区[N];当代汽车报;2008年
6 吴江;仅有GPS“定”不了公车滥用的“位”[N];工人日报;2009年
7 记者 张玮炜;全市出租车将免费安上GPS[N];大连日报;2009年
8 记者 杨颖;出租车免费安装GPS安全监控设备[N];鞍山日报 ;2009年
9 王涛;国测一大队出征西部开展GPS联测[N];中国测绘报;2009年
10 本报记者 宋轩;美国GPS:加速迈向第三代[N];解放军报;2009年
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1 姚仕明;三峡葛洲坝通航水流数值模拟及航运调度系统研究[D];清华大学;2006年
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6 胡国权;淮河试验时期的能量与水份循环研究[D];中国气象科学研究院;2001年
7 吴一红;管阵流体弹性不稳定性研究及流体诱发振动数值模拟[D];清华大学;1991年
8 陈黎明;电弧加热发动机的设计与研究[D];清华大学;2002年
9 肖金花;波纹管传热强化及其轴向承载能力研究[D];北京化工大学;2006年
10 周素云;激光等离子体中有着自生磁场的密度通道的分析研究[D];南昌大学;2007年
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5 郭玲娟;GPS/GPRS技术在武警作战指挥辅助决策系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;2010年
6 蔡文明;基于A-GPS的定位系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
7 许志民;基于嵌入式计算机的GPS定位设备设计与研究[D];电子科技大学;2009年
8 刘兵;GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用研究[D];昆明理工大学;2008年
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