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两坝间的通航能力主要受限于乐天溪、水田角、喜滩、大沙坝、石牌、偏脑等碍航滩险,而石牌急弯河段汛期河面狭窄,又受到弯道水流和挑流的影响,通航水流条件较差,成为制约两坝间通航能力的主要因素。而石牌急弯河段两岸陡峭,又是高山峡谷河段,且水深达90m,一般的整治措施难以实施,因此有必要提出新的整治措施来改善此段通航水流条件。本文在总结前人对两坝间滩险整治研究基础上,使用Mike流体计算软件,根据河段特性建立了全河段平面二维水力计算数学模型。主要成果如下:
(1)从三峡调峰对石牌河段水位的影响而言,调峰对石牌河段水位变化的影响最为显著,而影响水位变幅的诸因素中流量变化幅度占主导作用,变幅大于8000m3/s左右,石牌河段最大水位时变幅超过1m。葛洲坝坝前水位变化对水位变幅影响较小。最大水位变幅随着调峰持续时间的增加呈现先增加后减小随后趋于基本平稳的趋势。
(2)从三峡调峰对石牌河段流速的影响而言,石牌河段最大流速日变幅和最大时变幅均随着初始流量的增加或流量变幅的减小而减小;最大流速日变幅和最大流速时变幅均随着调峰持续时间的增加呈现先增加后减小随后基本保持平稳的趋势。流速变幅随着葛洲坝坝前水位的升高而减小,但相较于其他影响因素减小的幅度较小。
(3)葛洲坝坝前水位为63m时,当三峡下泄流量小于35000m3/s时,石牌河段沿程流速均小于3m/s;三峡下泄流量大于35000m3/s时,石牌河段局部最大流速均达到3m/s。当葛洲坝水位升至66m时,河道流速降低,并且当三峡下泄流量小于45000m3/s时,石牌河段局部最大流速均小于3m/s。
(4)天然状态下,石牌急弯河段在大流量下碍航特征明显,本文提出了隧洞分流和通航隧洞方案。由于石牌河段水流比降较小,导致引水隧洞的引流能力较差,不足以根本性地改善石牌段的通航水流条件。因此本文主要针对通航隧洞方案进行了分析研究,提出了隧洞宽度为34m和44m两种方案。
(1)从三峡调峰对石牌河段水位的影响而言,调峰对石牌河段水位变化的影响最为显著,而影响水位变幅的诸因素中流量变化幅度占主导作用,变幅大于8000m3/s左右,石牌河段最大水位时变幅超过1m。葛洲坝坝前水位变化对水位变幅影响较小。最大水位变幅随着调峰持续时间的增加呈现先增加后减小随后趋于基本平稳的趋势。
(2)从三峡调峰对石牌河段流速的影响而言,石牌河段最大流速日变幅和最大时变幅均随着初始流量的增加或流量变幅的减小而减小;最大流速日变幅和最大流速时变幅均随着调峰持续时间的增加呈现先增加后减小随后基本保持平稳的趋势。流速变幅随着葛洲坝坝前水位的升高而减小,但相较于其他影响因素减小的幅度较小。
(3)葛洲坝坝前水位为63m时,当三峡下泄流量小于35000m3/s时,石牌河段沿程流速均小于3m/s;三峡下泄流量大于35000m3/s时,石牌河段局部最大流速均达到3m/s。当葛洲坝水位升至66m时,河道流速降低,并且当三峡下泄流量小于45000m3/s时,石牌河段局部最大流速均小于3m/s。
(4)天然状态下,石牌急弯河段在大流量下碍航特征明显,本文提出了隧洞分流和通航隧洞方案。由于石牌河段水流比降较小,导致引水隧洞的引流能力较差,不足以根本性地改善石牌段的通航水流条件。因此本文主要针对通航隧洞方案进行了分析研究,提出了隧洞宽度为34m和44m两种方案。