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黄河上游航运技术

时间:2005-12-29 来源:科技日报
    简要技术

  本项目研究包括五个专题,技术核心是两坝间航道整治关键技术,即上游枢纽坝下通航水位非衔接段和下游枢纽变动回水段的航道整治。针对项目技术难点,通过原形非恒定流观测、数据采集,采用分析对比、水流和泥沙数学模型、定床和动床物理模型试验研究等综合研究手段,获得了较为系统研究成果,主要结论如下:(1)龙羊峡枢纽日调节波传递54km至贵德水文站后,仍表现为波形多变的非恒定流过程,大致有14种波形组合。(2)波形多变的非恒定流在两坝间河道的传递主要具有如下特征:a.波峰流量Qmax沿程减小,各波谷流量Qmin沿程增大。b.在向下游的传播过程中波形不变,波形具有逐渐坦化的趋势。c.波速与河型关系密切,单一河道断面波速大,分叉散乱型浅滩波速小;水深大波速大,水深小波速小。d.在传递的过程中,流量与水位关系逐渐产生相位差,即在波峰和波谷到来之前,流量分别达到最大和最小。e.流量变幅沿程衰减幅度不大,基本不受河道平面和断面形态的影响;水位变幅沿程呈递减趋势,但与河道平面和断面形态有关,在河床为逆坡或断面收缩河段,水位变幅增大,反之,则变小。f.由于河道槽蓄量沿程变化,对于同一水尺断面,不同的概化波形,水面坡降增减与水位涨落的相对关系大致呈现趋势基本同步、趋势相反和存在一定相位差三种情况。非恒定流水位、流量变化愈快(波长愈短),附加水面坡降增加比例愈小;反之,附加水面坡降增加比例加大。g.由于河道的槽蓄作用和非恒定流的运动特点,水位—流量关系表现为逆时针的绳套现象;流量大时绳套现象明显,流量小时绳套现象消失;非恒定流所引起枯水航道水深减小现象不明显,设计流量下航道最小水深由设计流量控制。(3)波谷流量沿程增加对通航有利;波谷时水位—流量关系单一,对通航水深影响不大;非恒定流附加水面坡降使船舶航行阻力增加,对通航产生不利影响。(4)贵德水文站河床断面在龙羊峡枢纽建设初期河床下切,同流量下水位下降,建设后期水位变化不大;水文站断面年内具有洪淤枯冲的变化特点。(5)龙羊峡水库建库后河床粗化,河床覆盖层基本形成;河床现行平均比降J与平衡比降Jk十分接近,目前处于动平衡状态。(6)对于波形多变非恒定流设计最低通航水位(流量)的确定,以日通航时段内最低水位作为计算系列而得到通航保证率最为安全可靠,该方法既遵守了规范的原则,又适应本河段的径流特点,更具针对性和实用性。整治水位、整治线宽度的确定,应在多种方法计算结果的基础上综合比较分析,再通过二维水流数学模型和定床、动床物理模型试验验证最为可靠。(7)李家峡变动回水区范围较短,河道宽浅散乱,具有水库和坝下河段的双重特性。根据变动回水区河段水面线长时间受上游来水控制,特别是造床作用较强的整治流量下李家峡回水在阿什贡滩下游峡口的特点,宜采取“固定河势、束水攻沙、整治为主、疏浚为辅”的航道整治原则,整治水位和整治线宽度与两坝间河段一致。定床和动床模型试验表明,整治原则正确,整治参数合理;航道整治推荐方案顺应河演趋势,航道在典型年和长系列年条件下稳定;河床冲淤平衡后不会产生泥沙淤积上延的“跷尾巴”现象。(8)通过计算论证,推荐选用64客位、2.5吨客货船(130Hp)和104客位、5吨客货船(160Hp)两种船型;在航道流速3m/s、坡降为3.0‰的条件下,其上行对岸航速不小于2m/s。

  应用价值

  本项目研究成果已经应用于依托工程———黄河上游贵德至李家峡航运建设的工程设计,不仅对地区经济发展具有重大的现实意义和深远的历史意义,而且具有广阔的推广应用价值。主要表现为:

  1.促进地区经济的发展

  (1)缓解地方交通不便的局面。李家峡库区两岸千山万壑,修路困难,交通十分不便,给库区群众出行造成困难。库区航运的开发,给当地群众提供了一种新的交通条件,可大大缓解当地交通不便的局面,方便人民群众的生活。(2)加强民族团结,促进经济发展。李家峡库区地处青海省东南部,跨越化隆、尖扎、贵德三个县,是回、藏、汉等多民族聚集区,交通运输不便。库区和两坝间河道的航运开发,对发展地方经济、加强各民族之间的联系交往与团结和睦,将起到积极地和不可替代的作用。(3)促进地区旅游事业的发展。李家峡库区周遍旅游资源丰富,该河段的航运建设开发必将极大地促进当地乃至整个西北地区旅游事业的迅猛发展。(4)振兴黄河上游水运事业。黄河上游目前已建成的梯级有龙羊峡、李家峡、刘家峡、盐锅峡、八盘峡、大峡、青铜峡、三盛公等,分别形成了几十公里至上百公里不等的库区,是开展区间水运的基础条件。本项目研究成果的实施,将是振兴黄河上游水运的良好开端。

  2.项目研究填补两坝间航道整治技术系统研究的空白

  研究成果不但解决了贵德至李家峡航运工程建设技术问题中的重点、难点,而且将为黄河上游枢纽两坝间的航运工程建设提供强有力的技术支撑,具有十分广阔的市场前景。本项目的研究成果在满足依托工程建设需要的同时,要在解决山区河流两坝间通航技术上有创新点,也为今后大规模开展黄河两坝间航运工程建设提供更好的具有借鉴意义的技术支持,从而为西部地区社会经济实现跨越式发展做出应有的贡献。

   本项目的技术核心是两坝间航道整治关键技术,即上游枢纽坝下通航水位非衔接段和下游枢纽变动回水段的航道整治。针对项目技术难点,通过原形非恒定流观测、数据采集,采用分析对比、水流和泥沙数学模型、定床和动床物理模型试验研究等综合研究手段,获得了较为系统的研究成果。

编辑:longman

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