烏江銀盤樞紐工程施工導流明渠方案優(yōu)化與絞灘助拖通航方案研究.pdf

1、烏江是長江上游的主要支流之一，通航資源豐富。由于種種原因，目前河流通航船只較少，運力沒有得到充分發(fā)揮。銀盤樞紐船閘如果只限于現(xiàn)有通行船舶規(guī)模和尺度修建，將嚴重制約船舶尺度和運輸量的發(fā)展，并對未來烏江航運的發(fā)展產(chǎn)生重大不利影響。基于此，本文結(jié)合西部交通建設科技項目“烏江航運建設關(guān)鍵技術(shù)研究"，在現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)模型試驗和數(shù)值計算的基礎上，對烏江航運明渠通航條件和絞灘技術(shù)進行綜合對比分析。通過分析得到以下主要結(jié)論： (1)由于導流明渠

2、為臨時工程，通航期約22月。為了避免過多增加明渠工程造價和設計難度，造成不必要的投資浪費，擬定導流明渠禁航流量為7000m3/s，此時相應壩址水位為193.52m。此流量標準年通航期為345天。 (2)經(jīng)對烏江通航船舶的調(diào)查，擬定出明渠通航代表性為：46.8×8.8×2.2m尺度的機動駁。該船舶數(shù)量較多，上下行通常裝載300～500噸，具有較好的代表性。經(jīng)采用《內(nèi)河通航標準》公式驗算，導流明渠單線航道寬度為20m。 (3

3、)通過對烏江代表船舶和上灘阻力研究，提出以下明渠通航船舶自航上灘允許的流速和比降組合標準較為適宜：比降(％D)為O、1、2、3、4、5、6的流速(m/s)分別是4.4、4.2、3.8、3.4、2.8、2.2、1.1。 (4)本研究采用平面二維有限元水流數(shù)學模型來分析次導流明渠是可行的。通過采用洪、枯水位實測的水位和流速資料進行的驗證試驗結(jié)果表明，模型與原型數(shù)據(jù)結(jié)果基本吻合，說明該模型可用于明渠方案的優(yōu)化研究。 (5)原設

4、計(平底)明渠方案試驗結(jié)果表明，明渠斷面尺度和流速分布均勻，導致枯水期(Q<400m3/s)，水深不足2.6m。至3000m3/s流量時，明渠非自航區(qū)已經(jīng)左右岸貫通，上半渠段整個水域均不能自航，因此通航期僅在400～3000m3/s流量范圍。5000m3/s流量以上，因航線范圍流速過大，船舶不能自航到絞灘起點。結(jié)果說明，該方案對通航不利。 (6)導流明渠優(yōu)化四個修改方案結(jié)果表明，修改Ⅲ方案和Ⅳ方案通航條件較優(yōu)，即3500m3/s

5、流量以下，航道尺度和水流條件均能滿足通航要求。洪水期3500～7000m3/s流量時，船舶能自航進入絞灘(起點)接纜位置，可較好的滿足通航要求。從通航角度看，修改Ⅳ方案較修改Ⅲ方案稍優(yōu)(修改Ⅲ方案除6000m3/s流量以上礙航區(qū)范圍稍大，其他通航條件與Ⅳ方案相差不大)；而從工程量比較來看，修改方案Ⅲ挖方量較方案Ⅳ少18079 m3，回填砼量也較方案Ⅳ少4507 m3?？紤]到在Q=3500m3/s以下水流條件均可滿足船舶自航要求，Q=35

6、00～7000m3/s時，船舶均能絞灘過壩。因此，經(jīng)過對導流明兩方案的通航條件和工程量等綜合比較認為，修改Ⅲ復式斷面方案優(yōu)于原設計平底方案。 (7)根據(jù)絞灘原觀和絞灘牽引力計算，建議本次明渠絞灘機拉力配備不小于15t。絞灘機安裝位置在導流明渠右岸堤頭，視烏江洪水位變化，絞灘范圍140～380m。推薦采用浮筒回纜系統(tǒng)。 (8)本文分析表明上行航線枯水期：烏江3m水位以下枯水期，船舶上行航線位于明渠中心偏右岸一側(cè)。3m水位以上，航線