三峡电站流量变率对两坝间通航水流影响的三维计算分析.pdfVIP

第30卷 第7期 长 江 科 学 院 院 报 V01．30 No．7 2013年 7月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Ju1．2 0 1 3 DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2013．07．010 三峡电站流量变率对两坝问 通航水流影响的三维计算分析 黄明海 ，李 飞 ，史德亮 。邢领航 ，唐文坚 (1．长江科学院水力学研究所，武汉 430010；2．长江水利委员会 a．规划计划局 ．b．国际合作与科技局，武汉 430010) 摘要：三峡至葛洲坝两坝间航道曲折多变 、水流条件复杂，三峡电站在泄洪和 日调节时产生的非恒定流 ，使得两坝 间的航行条件更为复杂。通过建立两坝问通航水流三维数学模型，针对电站机组开启过程下泄流量变率产生的非 恒定流对两坝问河段通航水流条件的影响，开展了计算分析研究。计算分析了三峡电站机组不同开启时间和不同 开启流量情况对典型河段水面比降、表面流速产生的影响及其变化规律。研究结果表明：机组开启时间变化情况 下，通航最困难河段水面比降增幅随机组开启时间缩短而加大，但最大表面流速线性增大；机组开启流量变化情况 下，水面比降和最大表面流速随下泄流量线性增大。 关 键 词：两坝间；流量变率；通航水流 ；三维模型 中图分类号：TV131．4 文献标志码 ：A 文章编号：1001—5485(2013)07—0048—05 约38km，其中约35km河段处于西陵峡中，如图1 所示 。三斗坪至乐天溪为宽谷河段长9．6km，汛期 1 研究背景 河面最宽可达 1400m，河槽多呈复式断面；乐天溪 葛洲坝水利枢纽建成蓄水后，两坝间河段处于 至南津关为峡谷河段，全河段峰回河转、蜿蜒 曲折、 水库常年回水区，但因葛洲坝为低水头水利枢纽，年 河谷陡峭、河槽窄深，河床断面多呈 “V”型或 “u” 内不同时期河道表现 “人工水库”与 “天然河道”的 型，河宽一般 200～300m，在汛期大流量时，水流湍 双重特性。在中、低水期，水流较平缓，流速和比降 急、流态紊乱、碍航滩险较多，主要位于水田角、喜滩 均不大，船舶航行无多大困难 ；在汛期 ，两坝间航道 和石牌弯道等河段，是长江上游航道中航行最困难 既受三峡大坝下泄流量和葛洲坝坝前水位影响，又 的区段之一 [ 受峡谷河段河床地形条件制约，随着入库流量的增 加，河床过水断面增加有限，水流湍急，流态紊乱，呈 现出天然河道特性 ，加上汛期水库降低水位运行，三 峡大坝泄洪时两坝间狭窄河段水流不畅，流速、比降 急剧增大、泡漩横流丛生、流态极乱，通航条件迅速 恶化，给万吨级船队的通航带来极大的困难 I2j。 三峡电站在泄洪和13调节时产生的非恒定流， 使得两坝间的航行条件更为复杂。其中电站机组开 启过程下泄流量变率产生的非恒定流对两坝间河段 图1 三峡至葛洲坝两坝间河段河势及典型断面布置 通航水流条件的影响，是电站调度和管理部门较为 Fig．1 Riverregimeandtypicalsection layoutof 关注的问题，值得深入研究。为此，本文针对这一问 thewaterwaybetweenTGD andGezhoubaDam 题采用三维河流数学模型进行计算分析。