提高长江上游航道等级是建设长江黄金水道的重要内容,长江上游羊石盘-上白沙水道作为长江干流航道的重要组成部分,起着承上启下的重要作用,将其航道等级从Ⅲ级提高到II级是长江黄金水道建设的重要环节。该河段中钱口石梁为中水险滩,莲石滩鱼鳅石河段为枯水浅滩,关刀碛河段为枯水急流滩,滩险类型多样,滩险成因和边界条件复杂,整治难度较大。因此,开展数学模型研究,以充分发挥其无缩尺效益、方案优化快速、灵敏度检验方便,以寻求有效、合理、经济的航道整治方案,为设计、施工提供科学依据十分必要。本论文采用二维水流数学模型,对钱口石梁和莲石滩滩段的水流特性及其整治措施进行了研究,主要工作内容和研究成果有:(1)基于实测资料探讨工程河段河道历史演变和近期演变规律,总结河床演变规律,分析河道演变趋势。(2)应用钱口石梁和莲石滩滩段实际水文测验资料对二维水流数学模型进行了细致的验证计算,获取了能较好模拟该河段流场的糙率、网格密度等计算参数。(3)运用二维水流数学模型对研究河段进行了多级流量的流场计算,详细分析了滩段的水流条件,莲石滩鱼鳅石河段是枯水急流险滩,枯水期流速较大。该滩上游的钱口石梁、磨盘石对峙江中,束窄航道,导致中枯水流速大、流态坏。(4)根据河床演变分析成果、水流数值模拟结果及实测资料,研究滩险碍航特性,探讨滩险形成原因,钱口石梁是滩段边界极不规则,礁石遍布,石梁挑流束流、深槽吸流及水流扩散等因素综合作用,形成中水险滩。莲石滩鱼鳅石河段主要因河道没有明显的深槽,断面流速沿河宽均匀分布,水流分散,流速较小,输沙能力弱,汛期淤积在航槽内的泥沙枯水期冲刷不够而成滩;关刀碛河段主要成因是枯水河槽浅窄。(5)结合滩险碍航特性成因、航道整治目标和整治原则,开展整治方案的系统研究。针对各滩的碍航问题,进行了单滩整治方案研究,提出了单滩整治方案,然后形成一个整体方案,并对整体方案的整治效果进行了分析研究并优化。结果表明,方案后航道尺度达到设计要求,浅滩枯水流量时的航槽内流速比方案前普遍有所增大,且不会成为急流滩,增加了枯水期航槽泥沙冲刷能力,有利于枯期航槽稳定;急滩段(莲石滩中水及偏小流量)最大消滩判数已降至成滩临界值以下,急滩问题基本解决;同时方案后险滩河段航槽内水流条件也得到了较为明显的改善,水流夹角和横流减小,对船舶通行较为有利。