龙口流速减小方案论证及优化方案

围绕潮汐水流作用下的特大龙口的设置、保护与截流问题，利用数值模拟、水槽试验和物理模型试验等多种方法，从龙口的选址与规模、龙口的保护与截流和龙口水力特性与截流预报等方面展开研究论证，得出了以下主要结论：

（1）从水流条件、施工以及经济等方面综合考虑，库区采用1仓方案对河势影响小，施工强度小，进度有保障。分仓方案对龙口极值流速减小效果不明显，施工交通条件也没有明显改善，而工程费用大幅增加。水库分仓后的流态和流速都有较大幅度的改变，沙脊及河床形态也将发生相应的调整，对后期大坝建设不利，对河势影响较大。因此库区采用大库区不分仓方案。

（2）对龙口布置方案的北侧堤坝多龙口方案、北侧堤坝双龙口方案和东侧堤坝深槽龙口方案进行了研究论证。分析表明：北侧堤坝多龙口方案因坝线长、龙口多，施工过程中容易水流混乱，一次同步截流实际操作的组织、协调上难度较大，并且存在多口门保护压力大、东侧堤坝不易先行抬升断流的难题，不确定因素导致截流失败出现的概率较大，截流风险大；北侧堤坝双龙口方案虽然表面上风险不集中，但是潜在的风险不明确；相较而言，东侧堤坝深槽龙口方案风险集中在深槽处，虽然施工难度大但经过研究可以解决。因此选用实施难度大但风险集中可控的东侧堤坝深槽龙口方案。

（3）综合龙口数学模型和物理模型有关模拟计算和试验成果、东侧堤坝实施过程沉降控制的要求以及地形条件，东侧堤坝深槽龙口在保护期按复式断面设置，龙口中心宽800m、底高程－3.0m，龙口两端各设宽50m、高程为0.0m的平台。相应北龙口按常规工艺保护，龙口中心宽300m、底高程－1.5m。

数学模型模拟计算和物理模型试验成果均表明，平堵截流过程比立堵收缩出现的极值流速小；物理模型试验表明，框笼平堵过程最大流速5.57m／s，而抛石立堵过程最大流速8.06m／s，从控制高流速风险看平堵较为合理。平堵与立堵相比，缺点是闭气不能马上跟上，整个龙口范围截流坝后无闭气体时间可能较长。综合施工船上作业的特点，确定采用平堵工艺。为确保截流坝安全，应尽可能加大截流施工强度，减小闭气前截流时间。(www.xing528.com)

（4）通过抛石网兜截流方案、框架插板截流方案、框笼抛石截流方案、桩架截流方案以及桩式子堰截流方案的综合比较，提出了抗流能力强、稳定性高的钢框笼抛石截流方案，这在潮汐河口大型龙口截流的应用中尚属首次。

（5）综合龙口保护期及截流期过程的水流计算和试验成果，确定龙口保护期位于龙口－3m高程平台与边坡交接处设计流速为7.6m／s，－3m平台上其他位置流速取6m／s，库内坝坡脚以外滩面设计流速为4.0m／s，库外坝坡脚以外滩面设计流速为3.0m／s。框架截流过程流速按不大于6m／s控制。

（6）通过物理模型试验研究，提出在水流及波浪组合作用下框笼受力及抗倾抗滑等稳定性参数。

（7）采用物理模型试验和数学模型分析的手段，掌握龙口合龙过程中的实时水动力特性并进行短时间预报，分析确定框笼合龙和截流时机。研究提出的预报过程和技术路线可行，可为相关工程提供重要参考。