芦林潭航道整治及通航条件研究Word格式文档下载.docx
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浪河村
熊家捌村
關形山
111
V沙坪村
图1.2濠河口轮廓示意图
1项目研究的背景及主要内容
1.1项目研究的目的意义及国内外概况
湘江是长江的最重要支流之一，自然条件极为优越。
湘江干流全长856如，流域面积
94660km2,在湖南省境内湘江长670如，流域面积85369km2,占湖南省土地面积的40%。
湘江水量充沛，水系发达，河床稳定，含沙量少。
目前湘江通航里程达2000m。
近年来，湘江水运增长迅速，2005年湘江货运量已达5379万吨，且船舶大型化趋势也明显加快，千吨级及以上船型已成为湘江主力船型，设计吃水大于2m的占90%，大于2.6米的约占70%。
原有航道条件已严重制约湘江水运的进一步发展。
为此，湖南省交通厅于2006年对湘江干流航道规划进行了修编，将湘江城陵矶~衡阳439公里河段的航道标准由川级提升为U级。
濠河口系湘江汇入洞庭湖的河口，濠河口以上为湘江干流，濠河口以下为湘江洪道，为拟建的两千吨级航线所必经之水域；
西支长33km，经刘家坝滩群，于临资口处汇合资水东支，合流而下至芦林潭，复与东支汇合，经营田、鹿角进入东洞庭湖；
湘江洪道西支的濠河口至临资口到毛角口河段，为湖南省澧湘航线上的著名的“三口两段”的一部分，该航道已于
“七•五”期间建成，满足300吨单驳组成的船队航行，目前正在进行千吨级航道整治的施工建设。
研究河段上起濠河口，下迄芦林潭。
濠河口连续急弯河段位于湘江洪道东支的进口，包括进口弯道、谭家洲弯道、与星月洲弯道三个紧连的急弯
水量主要来自湘江干流及其各支流流域的降水，同时有资水东支汇入。
受长江、沅水、澧水入湖后的水位顶托，水文条件十分复杂，河流动力条件变动大，防洪、港口与各滩之间相互的影响关系错综复杂。
洪道西支的千吨级航道整治工程接近完成，在东支2000吨级航道的整治过程中，不得影响西支已取得的整治效果。
因此，为了研究不同水流条件下，险滩整治工程实施前后，该河段水流流态及特性的变化，分析整治工程对该河段通航和防洪安全的影响，处理好航道整治与行洪的关系，必须开展该改河段的整治研究，确保整治工程方案达到预定的目的。
同时也为了对濠河口连续弯道的通航条件进行更为细致的研究，必须开展船模试验研究，对相应滩险整治方案的通航条件及优化提出意见和建议。
1.2项目目标和主要研究内容（要解决的主要技术难点和问题）
1.2.1目标
（1）利用水流数学模型，计算东支整治后的通航水流条件，保持东西支分流比基本不变。
（2）利用船舶物理模型，论证濠河口邻近一段连续弯道的通航条件，经优化的整治工程方案被设计单位采用。
通过局部正态定床河工模型，对濠河口邻近的一段连续弯道进行船舶模型试验。
本河段在濠河口分汊后立刻连接连续弯道，水流和航行条件十分复杂。
在充分掌握不同整治方案的水流特点的基础上，通过船模试验，得出船舶航行迹线、漂角、对岸航速等参数，对该段航道的通航条件进行论证，进一步优化整治方案。
2模型的设计制作
本试验研究采用正态定床水流物理模型、小尺度自航船模试验相结合的研究方法。
2.1物理模型的设计与制作2.1.1物理模型的设计
模型范围上起下萝卜洲，东支至洋沙河口上游700m,西支至濠河口下游500m,模拟河
道总长9680m（见图2.1）。
模型的几何比尺受诸多条件和因素的限制。
根据模型范围、实验场地条件和船模实验的需要，采用正态模型，几何比尺为1:
100。
（1）几何相似：
lH100
（2）水流运动相似：
按河工模型水流运动相似性基本准则，定床模型水流运动相似应满
足重力相似、阻力相似、水流连续相似等条件。
（3）
模型设计的限制条件
诺数为:
满足模型水流处于阻力平方区要求。
②原型设计航道水深2.6m，相应模型水深为2.6cm,模型水流表面张力的影响很小。
2.1.2物理模型制作及布置2.121模型制作
模型制作所依据的地形图采用湖南省航务勘察设计院施测的2004年2月1:
2000测图和
2008年3月1：
2000测图。
为了保证断面高程控制精度，模型采用断面板法用水泥砂浆刮制而成，制模平面采用三角形导线网控制，共布置121个断面，模型断面间距60〜80cm,特殊地形采用等高线控制。
高程控制误差小于土1.0mm，平面控制误差小于土1.0cm，符合《内河航道和港口水流泥沙模拟技术规程》的要求。
2.1.2.2模型加糙
根据湖南省航务勘察设计研究院2010〜2011年实测的4级流量（洪水、中水、枯水、壅水）水文资料计算，研究河段的综合糙率为0.024〜0.038。
相应模型糙率为0.012〜0.014,采
用水泥砂桨抹面，大部分模型河段不需要加糙即可与原河床糙率相似。
原河床局部糙率较大的区域，在验证试验阶段对局部模型河段加糙，以保证其糙率相似。
2.1.2.3模型水尺布置
参照2008年地形测量时沿程实测水尺点位置，同时河段情况及试验要求，增设了部分水
尺，模型共布设21个水位观测点（图2-2）。
位测针布置图
2.1.2.4模型控制和量测设施
兼顾大流量和小流量的试验要求，模型流量采用三角量水堰和矩形堰相结合控制。
模型
水位采用SCM60型水位测针读取。
读取精度0.1mm。
模型尾水位采用格栅式横拉门加微调阀门进行控制和调节。
在整个模型范围内采用清华大学研制的VDMS系统进行表面流场测量，断面流速采用南京水利科学研究院研制的OA型旋浆流速仪测量。
2.2物理模型的验证试验
物理模型验证是检验模型相似性的主要手段，根据模型相似要求，定床实验阶段主要对水面线、断面流速分布、流量及分流比等项内容进行验证。
3整治原则与标准
3.1整治原则与方案
濠河口至芦林潭的整治原则为：
（1）因地制宜，因势利导。
整治河段中，浅滩段年际间变化也较大，整治时要正确掌握其演变规律及成滩原因，顺应河势，因势利导。
（2）以中枯
水整治为主，以利于行洪。
（3）控制分流比，尽量不改变东、西支分流比，不影响西支千吨级航道。
（4）整治工程措施不影响防洪大堤。
濠河口至芦林潭的整治方案一（图4.1）：
继续切除进口右岸突咀，使弯曲半径加大到
550m,切咀的土方用填塞左岸深潭，表面采用雷诺护垫护底，尽可能不改变东西支分流比，同时保护堤脚。
切咀以下河段按设计航道尺度布置挖槽，对不满足航深的部分进行疏浚。
濠河口至芦林潭的整治方案二：
利用泄洪道通航，将泄洪道加宽到150m，水深3.5m,全
长约2000m,疏浚土方除加高培厚原防洪大堤外，其余抛在凹岸深潭内，其表面同样采用雷诺护垫护底。
经分析比较，方案二虽然减轻洪水对濠河口左岸大堤的威胁，且能缩短航程。
但工程量大，且新河与湘江干流交角偏大，航道的稳定性有待进一步研究。
新河距右岸大堤的间距只有30m对其安全也有影响。
故推荐采用方案一。
4.1建设规模与设计标准
根据濠河口至芦林潭航道整治工程的要求，要达到2000t级通航标准，按照《内河通航
标准》（GB50139-2004）的要求，具体整治标准如下：
整治后通航保证率：
98%
设计船队尺度：
2000t级机动驳尺度为：
75m16m2.6m（自航船长H船宽X满载吃水）；
2>
2000t级顶推船队尺度为：
182m16m2.6m（船队长X船队宽X满载吃水）
航道尺度：
2.8X5X550m（水深X航宽X弯曲半径）
船模的测控设备
船模经缩尺后，其容量、载量都有限，除安装必要的遥控、动力和变速等设备和驱动电源外，不可能再安装其它的测量设备，需要应用更为实用和先进的测试技术。
本试验采用的测试系统为VDMS实时测量系统。
该系统由29个CCD摄像机、视频传输线、视频分配器、视频采集卡、舵角测量仪及两台配备了流场实时测量系统（VDMS）的计
算机组成。
可实时测量船模航行时的船位、操舵过程，同时进行数据处理，获取所需的船模航行参数。
船模航行状态判别标准
船舶在航行过程中，其航行状态取决于水流条件与船舶本身的动力特性及其操纵性能。
从船舶航行安全角度出发，分析船模航行试验中的航行参数，就航行过程中用的过大舵角、出现的较大漂角等确定相应的安全指标。
在一定的水流条件下，船舶的航行状态一般由船舶的航行轨迹、舵角、漂角和对岸航速等航行参数来反映，目前还没有相应的标准。
参照业内相似试验研究采用的航行标准，对舵角和对岸航速做了相应规定，即舵角为-25°
〜25°
、对
岸航速应大于0.4m/s。
s—2QH350IT
图3.2设计流量表面流场
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