原贺军

(安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽 合肥 230011)

0 引 言

根据2018年印发的《安徽省干线航道网规划(2018——2030年)》,规划淮河干流为安徽省干线航道“一纵两横五干二十线”中的两横之一,是省干线航道网的核心之一。规划淮河干流安徽境内三河尖至临淮岗枢纽73 km为Ⅲ级航道,临淮岗枢纽至红山头305 km为Ⅱ级航道。淮河干流航道安徽段货运繁忙,2018年蚌埠船闸和蚌埠复线船闸上行、下行总通过船舶数量约6.67万艘次,总船舶通过量约9 628万t。

建设跨越淮河的桥梁工程时,由于水面宽阔,大型桥墩布置在水中,会对天然的水流流态产生干扰,对航道的水动力特性产生影响,使桥墩附近产生不安全的紊流区域。本文以G345马城至唐集段一级公路工程淮河特大桥为例,结合桥区最新地形和水文资料,采用二维水动力分析研究拟建桥梁对航道的流速、流态的影响以及桥墩紊流宽度的取值。

1 模型建立

1.1 控制方程

模型的建立是基于三向不可压缩和Reynolds值均布的Navier-Stokes方程,并服从于Boussinesq假定和静水压力的假定。

二维非恒定浅水方程组(连续性方程、动量方程)为:

(1)

(2)

(3)

1.2 求解方法

模型采用的数值方法是单元中心的有限体积法。控制方程离散时,结果变量U、V位于单元中心,跨边界通量垂直于单元边。有限体积方法中法向通量的计算是,在沿外法线方向建立起单元水动力模型,并通过求解一维的Riemann问题而得到。

1.3 网格划分

模型范围取工程断面上游3.0 km至下游3.0 km,采用非结构三角网格,网格空间步长20 m,桥墩附近加密至0.5 m左右。……