长江上游鲤鱼碛航道整治数值计算开题报告
2020-04-13 14:32:58
1. 研究目的与意义(文献综述)
水上运输具有悠久的历史,而且早在18世纪便在交通运输业中占据了主导地位。充分利用河流条件,发展内河运输以带动流域的经济发展,在世界范围内也是一个共同规律。苏萍、宁涛[1]在欧洲内河运输发展趋势一文中从内河运输的能源消耗、装载能力、外部成本各方面分析了内河运输的发展优势,并提出了河运在可持续发展中日渐突出的作用。河运在工业革命时期便在各大资本主义国家形成过热潮,世界各大发达国家的内河运输也相对比较发达。cezary go#322;#281;biowski[2]通过对内河运输的优势、发展内河运输的必要性、需要改进和舍弃的方面来描述了波兰的内河运输发展现状和将来发展方向。 中国的河流占有量位居世界前列,有着各种天然大江大河以及人工开挖的大运河,各大河流流域面积分布广泛,流域面积超过1000平方公里的河流便超过了1500条,并且拥有世界第三大河流长江,因此具有丰富的水运资源,自然是要充分发挥此种优厚的自然条件,来大力发展内河运输,以带动流经的各大城市的经济发展。贾大山[3]从我国内河运输发展现状、内河运输的经济技术特征以及“内河优势”战略及其推进模式等多方面出发,提出了水运发展具体措施及指标以及内河水运长远发展战略设想。 长江水力资源丰富,天然河道优越,尤其是在葛洲坝工程完工以后,最为险要的川江航道三峡段的通航条件得到了明显改善,被称为“黄金水道”。但长期以来长江上游仍有部分河段的通航条件不能满足航运的发展需要,影响航运发展。因此,需要对该部分河段的碍航条件进行不同程度的航道整治。长江上游泸渝河段是西南地区水上交通枢纽,同时也是西部沿江各省与长江中下游及沿海地区的主要水上通道。该河段是典型的山区性河流,不同河段的宽窄悬殊大,枯水、洪水期的河宽差别达到600m。 在枯水期航道存在许多浅滩和险滩,碍航滩险主要是浅滩,碍航特征是水深不足。在1978-1997年泸渝航道曾经进行了系统整治,航道尺度一度达到了三级航道标准。但整治工程实施后,由于经费等原因,航道维护工作未能及时跟上,部分整治建筑物被毁,滩险航道产生回淤,重新出现多处碍航情况,目前本河段仍达不到三级标准。该河段上的鲤鱼碛在历史上从未整治过,因此,急需进行航道整治,以改善通航条件,满足航运要求。航道整治在中国发展历史悠久,从三皇五帝时期的大禹治水到战国时期李冰的都江堰,都有涉及。到了近代航道整治已经发展出比较完整的体系及先进高效的方法手段,何方[4]提出了较为完善的航道整治方案确定方法。针对本文中鲤鱼碛,通过查阅相关资料了解到该河段碍航成因主要为横流带动泥沙至江心形成浅区,因此需要修建整治建筑物以削弱横流减少航道内泥沙淤积,增大浅区流量并对部分浅区进行开挖。该工程拟采用修建丁坝以及潜坝的方式来对该浅滩进行整治。丁坝在未被淹没时可以束窄河槽,提高流速冲刷浅滩,淹没时可以造成环流,横向导沙,增加航道水深。郭延祥,程宦,唐学林[5]采用数值模拟的方法,分析了丁坝修建完成后,周围水流的流动特性,以更加直观地方式表现出了丁坝的作用。熊锡林[6]通过部分工程实例专门研究总结了丁坝在山区河流的航道整治中的作用。潜坝作用是壅高上游水位调整比降,以增加水深,同时也可以促淤赶沙,减少过水断面和消除不良流态等,张万富[7],陈希[8]研究了潜坝在川江河段的航道整治中的具体作用,以及部分工程所取得的成果。随着科技的发展,计算机技术的日益成熟,计算机数值模拟方法给航道整治带来了更多的方便与可靠性,张明进,伍文俊[9]利用工程实例(例如航道整治汛后冲刷效果模拟),结合物理模型的方法,分析了数值模拟方法在航道整治工程中的应用。金辉,陈建强,冯小香,普晓刚[10]通过分析河段特征,建立了平面二维水流数学模型,最后分析计算得到了湘江营田滩河段航道整治的方案。还有部分工程实例参见文献[11、12] 。han yufang. lu chuanteng[13]利用数值模拟的方法,重现了长江河口的模型中的最大浑浊度,揭示了部分河段泥沙淤积的原因。zhang li[14]利用边界坐标拟合变换技术,将原本岸线曲折难以计算的问题解决,本次案例使用的二维平面数学模型,计算的得到的结果与实测资料较为接近。 基本内容: 分析鲤鱼碛河段航道区域水文资料,应用flow-3d软件建立天然状态下航道水动力数值计算模型,进行设计水位水流特性计算,之后按照给定的整治水位进行再次计算,根据计算结果提出不同整治方案,在此基础上对不同水流条件鲤鱼碛河段航道整治前后后区域流场进行计算,分析整治工程前后流场变化,看是否达到相关航运标准,并提出最佳整治方案,为航道设计提供有益的参考。 时间 周数 内容 要求 第1-3周 3 根据任务书查阅相关文献及书籍,查看相关河段水文地形特征,完成开题报告撰写 提交开题报告 第4-5周 2 学习Solidworks以及flow-3D软件的使用,熟悉Flow-3D建模及计算 完成几何建模和网格划分 第6-7周 2 将水下地形的三维模型导入Flow-3D软件进行分析计算, 完成模型验证及计算结果讨论 第9-10周 2 提出四种方案,进行设计水位和整治水位的水流流动特性的数值计算 提出整治方案,并确定最优方案 第11-13周 3 对计算结果进行进一步验证和分析 第14-15周 2 撰写毕业论文,准备答辩 提交论文 [1] 苏萍,宁涛.欧洲内河运输发展趋势[j].中国水运,2006,(2):54-55. [2] cezary go#322;#281;biowski. inland water transport in poland[j] 6th transport research arena april 18-21, 2016.14.223-232 [3] 贾大山. 中国内河运输发展战略[a]. 中国造船工程学会.纪念中国 造船工程学会成立六十周年——中国船舶工业发展论坛论文集[c].中国 造船工程学会:,2003:8. 2. 研究的基本内容与方案
3. 研究计划与安排
4. 参考文献(12篇以上)