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山区河流挖入式码头进出港及主航道水沙特征研究

山区河流挖入式码头进出港及主航道水沙特征研究

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作者：许绍林重庆交通大学

学位级别：硕士

山区河流因受到地形、气候等影响,具有坡陡急流、水位落差大以及挟沙能力大、泥沙冲淤强度大等特性。在山区河流地形受限条件下布置码头成为一个难题,开挖码头航道会受到其河段原有的水沙特性的影响,同时开挖进出港航道与港池后将会改... 详细信息

山区河流因受到地形、气候等影响,具有坡陡急流、水位落差大以及挟沙能力大、泥沙冲淤强度大等特性。在山区河流地形受限条件下布置码头成为一个难题,开挖码头航道会受到其河段原有的水沙特性的影响,同时开挖进出港航道与港池后将会改变河道其原有的水动力条件及泥沙冲淤情况,会对其通航条件造成影响。因此,研究山区河流挖入式码头航道的水流特征和泥沙淤积具有重要的意义。本文以岷江犍为孝姑挖入式码头为研究对象,采用理论分析、数模试验等手段,建立了拟建码头河段的二维水沙数值模型,开展了不同条件下工程河段的流场和泥沙冲淤计算,分析了工程前后港池和航道的水流特性与泥沙淤积情况,确定了挖入式码头航道开挖的优化设计参数,并预测了港池航道的稳定性。主要的研究结果如下:(1)对未开挖前码头工程河段进行二维水沙数值模拟,得知天然情况下拟建码头河段的流速适宜,流态良好,水位比降较小;泥沙冲淤情况较小,河段的泥沙淤积为悬移质淤积为主。能够满足开挖修建挖入式码头港池和航道的要求。(2)改变进出港航道的开挖深度、宽度和角度条件参数,主航道整体的水沙特征变化较小,主要变化区域在进出港航道口门处范围内。(3)在不同的开挖条件参数下,进出港航道整体水沙特征变化较大。开挖深度和宽度条件参数对进出港航道的水沙特征影响较小,随着开挖深度和宽度的增加,水位比降降低,流速增加,泥沙淤积量增加。开挖角度条件参数对进出港航道的水沙特征影响较大,水位比降、流速以及泥沙淤积量的改变量大于开挖深度和宽度条件下的改变量。(4)确定挖入式码头航道开挖的优化设计参数后,对该优化设计参数下的港池和航道开挖前后的水流特性与泥沙淤积的变化进行分析,得知该开挖设计参数对港池航道稳定性影响较小。(5)通过对河段的泥沙淤积分析,得知淤积情况与淤泥质海岸情况相似。在此基础上结合山区河流的因素,对海港规范中的淤泥质海岸泥沙淤积理论经验公式进行改写,建立了山区河流挖入式码头航道和港池的泥沙淤积经验公式,将公式应用于岷江犍为孝姑挖入式码头中泥沙淤积的计算,与数模结果进行对比,表明该公式具有较高的计算精度,可以适用于实际工程。

关键词：挖入式码头开挖条件港池航道水流特性泥沙冲淤

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