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三峡蓄水运用对葛洲坝通航与宜昌河段的影响及对策研究

赵连白  
【摘要】:本文通过基础理论研究、实测资料分析、水槽试验、数学模型计算、实体模型试验结合船模航行试验等多途径、多种技术手段,研究了三峡蓄水运用后葛洲坝枢纽下游的宜昌河段的河床演变、水位变化及其对船闸与航道影响与对策。主要内容如下: 根据泥沙起动时的转动平衡状态的力学关系和瞬时流速正态分布特性,考虑非均匀沙荫暴参数和上举力系数后,得到了含有概率的非均匀沙的起动流速公式。 宽级配泥沙动床模型设计上,采用变粒径比尺的方法,避免了过去悬移质﹑沙质推移质和卵石推移质各取一恒定的比尺而导致模型沙粒径不能平顺的连接(要么悬移质和卵石推移质不能连接,要么重叠)的弊病,使得一种轻质沙可同时模拟悬移质和卵石推移质。此种方法根本上解决了宽级配泥沙模型设计的致命的缺点,并为以后类似河流模型设计提供了重要方法。 首次较为系统的对潜坝(群)的壅水高度﹑局部阻力系数﹑坝顶表面流速﹑坝间距等方面进行了试验研究,为航道整治工程水力计算和初步设计提供了参考依据,并引入到航道整治的规范中。 分析了葛州坝建坝后至1998年的实测水文资料、河床冲淤量极其分布规律、宜昌站水位降落情况以及三江航道的水深。 动床模型系列试验(2003~2012年)结果表明,三峡工程135m蓄水运用阶段,本河段河床冲刷过程可基本完成,此期间河床冲刷量可达610万m~3左右;水位降落情况表明:至135m﹑156m与175m的蓄水末期,宜昌水位分别为37.65m﹑37.50m和37.36m,此时,三江航道和3#船闸的水深仅2.5m左右,若不采取工程措施,葛洲坝三江航道将面临断航的威胁。 为防止河床冲刷,在模型上进行了河床护底和潜坝方案试验。结果表明,潜坝工程方案效果明显,无须加大下泄流量或改变调节流量就可基本满足135m、156m和175m不同阶段的通航水深要求,而河床护底工程对防止水位下降的作用很小;如果不采取潜坝工程,而采用补水措施来满足通航水位时,各阶段所需下泄最小流量分别为3900 m~3/s﹑5000 m~3/s和6300m~3/s。潜坝整治工程实际起到了加大800~1000m~3/s流量的作用,通航期延


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