长江上游弯曲河道的形态特征及有效航宽研究

本文通过对长江上游典型弯曲河段的实测航迹线资料进行统计分析,分析了弯曲河段水力特性及其对船舶受力和运动的影响,得到了山区弯曲河道形态特征和水流条件对弯道有效航宽的影响方式，(1)统计了长江上游典型弯曲河段形态特征和船舶不同时间点测得的航迹线特征,研究了弯曲河段水流结构特性,分析了不同形态弯曲河段内不同流速、水深等参数对其水面超高和表面流场的影响，弯曲河道内水流结构的变化为船舶受力分析提供了依据。

【摘要】：长江上游河段为典型的山区河流,其特性是边界条件复杂、弯曲河段众多、弯道水流条件差。船舶在弯曲河段内航行时,受诸多因素作用做不规则的曲线运动。在弯曲航道中航行的船舶,受弯道环流的影响和平面形态的制约,较顺直航道中安全航行更加困难。本文通过对长江上游典型弯曲河段的实测航迹线资料进行统计分析,运用三维水流船舶耦合运动模型,分析了弯曲河段水力特性及其对船舶受力和运动的影响,得到了山区弯曲河道形态特征和水流条件对弯道有效航宽的影响方式。本文取得的主要成果如下:(1)统计了长江上游典型弯曲河段形态特征和船舶不同时间点测得的航迹线特征,得出长江上游典型弯曲河段形态特征,弯曲半径在560m~1470m之间,弯曲角范围在55°~145°之间,为概化模型水槽的建立提供依据。(2)通过三维水流数值模拟,研究了弯曲河段水流结构特性,分析了不同形态弯曲河段内不同流速、水深等参数对其水面超高和表面流场的影响。弯曲河道内水流结构的变化为船舶受力分析提供了依据。(3)通过水流船舶耦合运动数学模型,研究了弯曲河道弯曲半径、水流流速、水深等参数变化对船舶受力特征的影响,分析了不同条件下船舶在弯道内所受横向力和偏航矩等船舶航行参数的变化特征。(4)通过对不同条件下船舶航行状态参数分析,讨论了弯道弯曲半径、水深和流速条件的变化对船舶上行最大漂角和漂距的影响,进而建立弯道有效航宽与弯道形态特征参数的关系。