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衢江航道航行安全及梯级枢纽优化调度关键技术研究
日期:2014-09-02点击数:字号:【

衢江是国家高等级航道网——长江三角洲高等级航道网“六横”之一,航运地位十分重要。为实现衢江全线通航500吨级船舶、年通过能力1000万吨货运量的目标,浙江省及交通运输部实施了衢江航运开发工程项目,共投资28.45亿元,整治衢江57km航道,对塔底和小溪滩两座已建枢纽新建过船建筑物,同时同步建设安仁铺和红船豆两座含有船闸工程的航运枢纽。

衢江航运开发工程面临的技术难题包括:梯级开发后全河段57km航道水深是否满足通航要求以及航道的维护;复杂河段枢纽总体布置与通航水流条件,尤其是对于已建枢纽在不利地形条件下如何满足扩建船闸通航水流条件;各枢纽坝下河床下切及沿程不均匀冲刷对水位及航深的影响,以及衢江行洪期通航水力条件;高输水指标下的船闸输水系统布置;多梯级枢纽联合调度问题等。尤其是衢江为山溪型河流,河道水力特性敏感,不利航运的险滩险段多,电站调峰或大坝泄洪对航运的影响十分突出。

项目通过现场调研和查勘、五种不同用途的数学模型及五座物理模型,首次全面系统研究了一个流域多梯级的航运安全与联合调度等关键技术问题。研究取得的主要特色和创新之处如下:

1、根据山区性河流特点将57km河道作为一个整体,采用全河段水沙数值模拟整合多梯级枢纽通航物理模拟及复杂区域流场精细模拟的一体化研究方法,系统研究流域梯级通航条件改善问题,实现梯级流域开发综合效益最大化。

2、针对衢江小溪滩枢纽处于弯道的不利条件,提出了“船闸坝上非正交布置”型式,解决了因河道弯曲而造成的引航道曲率较大,以及引航道口门区难以满足通航水流条件的难题,大大降低工程实施难度,减少了土地占用面积。

3、结合衢江梯级枢纽开发工程各船闸的具体条件,提出格栅消能室短廊道集中输水系统型式,具有造价低、水流条件好、输水效率高的优点,应用于四座船闸工程。

4、构建了基于航道水动力计算的梯级航电枢纽常规联合调度模型和联合优化调度模型,提出了衢江梯级枢纽优化调度方案,有效地解决了梯级水库调度中遇到的水流“滞时”等关键技术问题。

5、首次采用开放模型接口技术及标准化封装手段,实现了口门区二维、河道一维和水库调度等不同维数异构模型的耦合及数据交互与同步运行,集成梯级通航枢纽联合调度及航道水动力计算模型,并使耦合系统具有良好的开放性和可移植性。

本项研究的枢纽布置、船闸输水系统型式、综合调度原则、河道整治方案等成果已应用于衢江航道开发工程设计和建设,保障了衢江水运主通道畅通,提高了梯级枢纽综合效益,取得十多亿元的直接经济效益,其社会效益更为显著。研究获得12项专利及软件著作权,一些新技术新方法为行业规范制定和修订提供了科学依据,并推广应用于瓯江、都柳江梯级枢纽通航研究中,还可直接或间接用于西江、乌江、岷江等流域多梯级枢纽联合调度及其他航电枢纽工程。研究成果提高了通航水力学研究领域学术水平,有力促进了我国内河水运建设科技进步。

成果获2013年度中国水运建设行业协会科学技术奖一等奖。


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