弯曲航道通航宽度和水流条件确定方法探讨

为消除因地形和水流条件等因素限制了弯曲航道尺度,导致船舶航行不安全的隐患,通过调研,整理分析了全国主要通航河流各等级航道弯曲航道情况,对弯曲航道影响船舶航行的因素进行了总结分析。采用弯曲航道概化模型试验和弯曲航道遥控船模试验,结合已有研究成果和有关标准及规范,研究不同弯曲半径的弯曲段航道宽度,提出了适用于不同航道等级内河弯曲航道通航尺度的确定方法;初步探讨了弯曲航道水流条件,提出了弯曲航道通航水流条件技术要求的确定方法。为内河水运工程建设、航道治理、维护标准的确定提供技术支持和科学依据。     

内河船舶航行阻力及通航水力指标计算

以山区河流澜沧江为代表,采用实船静水航速试验资料,对原兹万科夫公式进行了修正,提出了适合于澜沧江代表船舶的水流阻力计算式.对比其他山区河流船舶航行阻力的研究成果,讨论了内河船舶的航行阻力计算方法.结合坡降阻力计算,建立了澜沧江急流滩的通航水力指标,并与其他内河航道的通航水力指标进行了比较分析,明确了各典型内河航道通航水力指标与航道条件的关系.     

山区河流船舶实航线路影响因素分析

在内河船舶标准化和大型化快速发展的背景下,航道设计规范与通航代表船型不相符导致航道等级与航道通航能力不协调,从而引发船舶碰撞、搁浅、触礁等恶性事件发生。通过收集长江上游复杂航道的水文、地形和船舶航行资料,利用二维水流数模型对研究河段水流进行模拟,明确了长江上游复杂通航河段的地形条件、水动力特征、通航现状及碍航机理。根据航道规范和理论计算,对长江上游航道宽度、水深、弯曲半径和流速-比降组合值对应的船舶上滩指标进行计算、分析和评价,得到了研究河段对应的规范设计尺度。     

限制性航道中船行波传播特性的数值研究

基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVE-TVD建立了限制性航道中船行波运动的数值模型,重点分析了船舶在该类型航道中诱导生成的最大船首孤立波波高、最大船尾波波高以及最大近岸横向流速的时空分布规律。结果表明：模型能较好地捕捉船行波在限制性航道中的演化过程;根据回归分析得到了最大船首孤立波波高η_max与船舶吃水p、弗汝德数F_r的幂函数型经验关系;最大船尾波波高η_max及最大近岸横向流速u_ymax随船舶吃水p和弗汝德数F_r的不同呈分段式变化规律。研究结果可为限制性内河单线航道的设计以及通航要求提供参考。     

内河航道服务区水域面积仿真分析

内河航道服务区水域面积是内河航道服务区规划设计的关键问题。考虑到船舶进入服务区和服务时间的随机性,提出了基于船舶交通流特性和服务特征的仿真模型,并将其用于分析服务区水域面积。以长三角地区典型航道服务区为例,基于AnyLogic平台进行仿真分析,结果表明,模型预测的服务区停泊船舶数量和水域面积与实际情况吻合。敏感性分析发现,服务区停泊船舶数量与航段上船舶流量、服务特征参数的均值成线性正比关系,与服务特征参数的概率分布类型关系很小。根据调查参数和回归分析,可将服务区水域面积简化为航段上船舶流量和船舶平均吨位的连续函数,有助于方便合理地估算服务区所需的水域面积。     

船舶航行条件的快时模拟

本文说明了船舶在航道中航行条件快时模拟的原理，建立了船舶运动的基本方程、水动力模型，说明了影响船舶运动的“环境”因素及这些“环境”因素的计算方法. 通过算例，详细解释应用快时模拟研究航道航行条件的分析过程。     

内河限制性航道护岸全生命周期能耗计算方法

为指导内河护岸工程节能及形式选择,建立了护岸工程全生命周期各个阶段的能耗计算模型,护岸工程的总能耗由结构物能耗、运输及施工能耗、维修和拆除能耗组成。以盐河CL型护岸为实例进行计算,结果表明：所建立的内河限制性航道护岸全生命周期能耗模型能够很好地评价护岸各阶段的耗能情况,且结构物能耗占比最大,拆除能耗占比也较大,护岸工程节能应做好结构物选型,延长护岸的寿命,避免护岸拆除。     

基于P-分位数法的船舶上下行航线选择

长江上游河段存在滩多、水浅、流急的问题,航道划分多以规划为基础,规划的航道范围内存在急流、险滩、礁石斜流等不良流态,导致长江上游船舶航行的实际航迹线存在与规划航道不符的现象。基于P-分位数法提出船舶上下行航线判别方法,在不同水流条件下根据实船航行航迹带断面统计流速,动态选取P值,更加准确地对适航河段进行流速带划分,将航道进一步划分为主流带、次缓流带与缓流带,从而有效地指导船舶上下行航线的选择。该方法适用于长江上游及其他内河航道船舶航线的划分。     

黄河上游连续弯曲多滩险河道整治方案数值分析

天然河道一般不能满足航运的实际要求,需进行航道整治。目前我国内河航道整治技术较为成熟,但对存在连续弯曲多滩险河道的研究较少。黄河上游白银市常生码头下游滩河道属连续弯曲河道,存在多处滩险,水流条件复杂,严重影响船舶的通航安全。以数值模拟为研究手段,构建二维数学模型,分析河道碍航因素,论证整治方案的合理性。确定采用填槽、切咀、疏浚和修筑潜坝等整治方法。整治效果明显,水力因素均达到通航指标,水流条件明显改善,为今后黄河上游及类似碍航特性的航道整治工程提供参考。     

内河船舶交通流量的时空分布特征

掌握内河船舶的交通流量特征是进行合理的航道和通航设施规划、设计、运营、管理与控制的前提.根据大量的航道(段)船舶交通流资料,提出了两个不均衡系数来反映内河船舶流量的时空分布特征.其中,具有一定保证率的单位流量不均衡系数能够较好地反映内河船舶流量的时间分布特征,拓展了中月运量不均衡系数的内涵;单位流量方向系数则表明船舶单向流量并不一定等于双向流量的一半,研究内河船舶交通问题时,应按船舶航向分别进行讨论.     

桥区河段洲滩变化对通航条件的影响

桥区河段的洲滩演变,可能会改变桥区的航道条件,影响船舶通航。武汉长江大桥所在的武桥水道河段汉阳边滩年内呈现汛冲枯淤的规律,如果枯水期汉阳边滩淤积展宽,武汉长江大桥上水通航孔水深不足,不能通航,或者即使水深足够,但因桥位上游的航槽过于弯曲,上水船舶通航困难,常需要调标改孔,严重时必须采取疏浚措施。将二维水流数学模型与船舶运动漂移量模型相结合,计算分析了汉阳边滩不同淤积形态条件下上行船舶通过大桥上游弯道的所需航宽,从船舶运动学角度分析了汉阳边滩淤积展宽影响桥区通航的机理。结果表明,即使4 m等深线没有直接淤积通航桥孔,当汉阳边滩突咀较大且靠近大桥时,桥位上游弯道宽度不满足上水船舶安全通航所需航宽的要求,必须采取相应措施。     

长江下游张南上浅区航道整治效果评价

张家洲南港上浅区是长江下游著名的浅险水道之一,实施航道整治工程前,水道枯水期航道条件恶劣,航道浅情和船舶事故频发,通航安全难以保证,航道建设、管理与维护难度大。介绍了张家洲水道基本情况和航道整治工程概况,分析了张家洲南港上浅区航道整治工程前后河势条件、航道条件的变化以及整治建筑物的稳定性,对工程方案、工程结构型式及工程实施综合效果进行了评价,总结了工程实施的经验,并对整治工程的后续维护与管理提出了建议。分析认为工程实施后,河势格局更趋稳定,南、北港汊道分流比变化不大,4 m线全线贯通,5 m线间断长度明显缩短,水深年际波动趋于稳定,通航条件明显改善,对下浅区的冲淤影响不大,整治建筑物总体保持稳定,达到了预期整治目标,完全能够满足4.5 m×200 m×1 050 m的航道设计标准。     

长江口南港瑞丰沙整治工程对周边河势的影响

长江口南港河段近期河势发生了一些不利的变化,南港中下段河床出现深槽向北拓宽、深泓北偏,尤其是瑞丰沙中部窜沟的发展及其中、下沙体的冲刷,对深水航道的建设维护和周边水域的稳定带来了较大的影响。为控制南港下段河势不利影响,应在瑞丰沙区域实施整治工程。通过潮流数学模型、清水局部动床物理模型及其研究成果,结合河床演变分析,对瑞丰沙整治方案的治理效果及其对周边河势的影响进行分析。结果表明:瑞丰沙总体整治改进方案RFS10能够起到防护瑞丰沙、改善南港主槽航道维护条件、减少北槽底沙来量、改善南港南岸码头前沿水深维护条件、稳定长兴水道中下段码头前沿水深的效果,对圆圆沙航道维护条件基本无不利影响,对周边河势亦基本无不利影响。     

大马洲水道演变特点与丙寅洲守护方案研究

长江中游大马洲水道为微弯河道,上接窑监弯曲分汊河道。监利出口主流的频繁易位直接导致大马洲主流不稳定,滩槽易变,存在进口弯曲、出口宽浅的碍航现象。近期航道整治设计方案的重点是守护丙寅洲与大马洲崩岸,但不足以维护枯水河势及航槽的稳定,建议大马洲河道由"S"型弯道演变至单一弯道时,再进一步采取措施稳定有利河势。通过局部动床模型试验,对丙寅洲不同守护方案的护底排宽度、河漫滩滩面的守护效果进行了试验研究,分析表明初设方案的护底排头前伸接近主槽位置,护底效果优于工可方案;对于丙寅洲上段外滩在主汛期流量下流速大于0.8 m/s时易发生明显冲刷的滩面区域,应采取适当的滩面守护工程措施。     

滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究

三峡库区滑坡时有发生,滑坡产生的涌浪对航道中的船舶航行安全构成巨大威胁。以万州沱口码头河段为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验。试验中测得不同工况下首浪高度和沿程涌浪高度,运用回归分析方法得到首浪高度和沿程涌浪衰减的经验计算式,并由此推算得出船舶航行限制范围的计算式。运用船舶模型试验的方法对船舶航行限制范围计算式进行了验证,同时对波流场中如何计算进行说明。船舶航行限制范围的确定可为船舶避险措施研究提供重要依据,对减少滑坡涌浪对船舶损坏及人员伤亡具有重要的现实意义。     

三峡航道三维可视化与分析系统的设计与实现

长江的安全航行,特别是三峡航道,是一项重要的系统工程。传统的二维电子河道地图对保证航行安全十分有效。但是,它不是可视的,许多复杂的分析在二维的环境下难以完成。因此,实现三维航道数字化和智能化对安全航行非常重要和迫切。为实现这一目的,介绍了以三维GIS为基础的三峡航道三维可视化与分析系统的整体框架。在此框架下,说明了从航道空间数据收集,储存,管理,处理,查询和分析到典型的航行应用技术的集成服务。详细讨论了一些关键技术,包括：多源数据源支持的航道生成技术,基于GIS和CAD的航道模型生产工艺,多源、多类型、多尺度数据的组织和管理技术,海量数据的三维动态可视化技术,二维与三维互演示与分析技术。基于这些理论与技术,开发了TEAVIS三维数字航道。介绍了一些基于这一系统的典型应用。     

长江三峡明渠导流的试验研究与原型运行调查

该文阐述三峡明渠导流的模型试验研究成果，含明渠池流能力，过流断面形式，渠道进口纵向堰头部形状，河岸保护，航道河段整治及船只上行航线等。并对原型泄洪运行中尤其是1998年大洪水作了观测，包括明渠水流情况，两岸水位，明渠底面冲淤变化，围堰护坡淘刷及船只航行等。     

浅析沙颍河河南段建设规划

沙颍河位于淮河左岸,是淮河第一大支流,是一条通航历史悠久的天然河道。自20世纪50年代末,由于在马湾、逍遥、周口、沈丘等地兴建节制闸,加上未配套建设过船设施,致使沙颍河航道被截成几段,沙颍河河南省境内全线断航。本研究依据全国内河航道规划的要求,以沙颍河河道及航运现状为出发点,结合自然条件及经济社会发展需求,分析沙颍河高等级航道规划的必要性,提出在规划建设沙颍河高等级航道时注意的问题及要求。