电站日调节非恒定流传播特性及对下游航运条件影响研究

摘要

水电站在进行日调节的过程中会引起坝下游河段的水位、流速、流态频繁变化，对下游航道维护、船舶安全航行及港口、码头的正常作业等产生一定的影响。近年来虽然开展了很多有关非恒定流方面的研究，但大多是通过数值模拟或者物理模型试验对较短河段的非恒定流特性进行研究。而电站进行日调节引起的非恒定流对坝下游河段的影响距离往往较长，由于受客观条件的限制，很少对电站日调节非恒定流在长河段的传播特性和对航道的影响进行系列研究。
　　本文针对金沙江向家坝水电站日调节调度方式建立1∶100总长750m的物理模型，选取了20组典型工况进行试验，采取理论分析和物理模型试验相结合的方式，通过分析日调节非恒定流在坝下游长河段的传播速度、水位日变幅及断面流速的变化等规律和影响因素，研究其对和尚岩、碎米滩、大雪滩等重点碍航滩段的航运影响。不同的河段，其距坝址的距离、河道走势、底坡、断面形态等不同，日调节非恒定流在其的传播速度、水位变幅、流速等也表现出不同的传播特性。传播速度除了与水深、流量有关外，还与该河段的底坡及断面形状有关;最低水位仅与电站下泄的最小流量有关，最高水位不仅与最大流量有关，还与调峰总量有关;具有复式断面的河段存在凸点水位，当最低水位小于凸点水位最高水位大于凸点水位时，水位最大日变幅将会在该河段出现反常，不减反增。电站进行日调节的过程中增大了浅滩河段枯水期的航道水深和宽度，有利于船舶的航行，但日调节引起水位、流速及流态不断变化，对航运安全又造成了不利影响，船舶航行时要避开这些不利于航行的时刻。可为电站的调度运行和保障船舶安全航行提供理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 非恒定流研究现状

1．2．1 有压管道非恒定流研究现状

1．2．2 明渠非恒定流研究现状

1．3 几种特殊非恒定流波

1．3．1 运动波的有关特性

1．3．2 动力波的有关特性

1．3．3 扩散波的有关特性

1．3．4 洪水波的有关特性

1．3．5 推进波的有关特性

1．4 研究思路和主要内容

1．4．1 本文的研究思路

1．4．2 本文的主要内容

第二章 物理模型设计与验证试验

2．1 工程概况

2．1．1 向家坝水电站概况

2．1．2 金沙江河段概况

2．1．3 支流汇入概况

2．1．4 主要险滩河段概况

2．1．5 下游河段航运现状

2．2 物理模型的建立

2．2．1 模型设计

2．2．2 控制系统

2．2．3 测量系统

2．2．4 系统稳定性检验

2．2．5 非恒定流验证

2．3 小结

第三章 电站日调节非恒定流传播特征理论分析

3．1 非恒定流水位及流速变化

3．1．1 绳套曲线

3．1．2 基本方程

3．1．3 复式断面的连续方程

3．2 非恒定流传播速度

3．3 小结

第四章 电站日调节非恒定流传播特性试验研究

4．1 试验方案

4．1．1 测点布置

4．1．2 试验工况

4．2 水位变化

4．2．1 断面水位变化

4．2．2 沿程水位变化

4．2．3 最小流量变化对最低水位的影响

4．3 最大日变幅变化

4．3．1 同一断面水位日变幅

4．3．2 水位最大日变幅沿程变化

4．4 流速变化

4．4．1 顺直河段的流速特征

4．4．2 弯曲河段的流速特征

4．4．3 支流汇合口处的流速特征

4．5 非恒定流波传播速度

4．6 小结

第五章 日调节非恒定流对航运的影响

5．1 船舶航行的影响因素

5．1．1 航道尺度的确定

5．1．2 水流条件对船舶航行的影响

5．2 船舶自航上滩能力计算

5．2．1 船舶有效推力估算

5．2．2 船舶航行阻力估算

5．3 电站日调节对坝址至李庄河段通航水流条件的影响

5．3．1 水富河段通航水流条件分析

5．3．2 和尚岩河段通航水流条件分析

5．3．3 碎米滩河段通航水流条件分析

5．3．4 大雪滩河段通航水流条件分析

5．3．5 岷江河口段航运条件分析

5．4 电站日调节对下游航道维护的影响

5．5 电站日调节对下游港口码头作业的影响

5．5．1 重大件码头

5．5．2 水富港

5．5．3 小岸坝码头

5．5．4 烧瓦沱码头

5．5．5 马鸣溪码头

5．5．6 志诚码头

5．6 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果