交通运输部长江航务管理局

项目简介：

    三峡河段汛期大流量时水流三维特性明显，且长江干线船型复杂多样，过坝船型、功率、装载等差异较大，常规基于设计代表船型的消滩指标法或模型试验法难以适用。项目在多项省部级科研课题及重大工程项目研究的支持下，围绕汛期航道安全高效通航、船舶精准智能管控，针对复杂边界水流条件和船舶性能的精细化计算、船舶装载和适航流量的精准管控等关键技术问题，创建了复杂边界条件高效高精度三维水流模拟及仿真、复杂环境船舶航行性能评估及预报等创新技术，攻克了多因素影响的船舶精细化通航控制方法等技术难题，形成了三峡—葛洲坝两坝间安全通航和精细控制关键技术研究与应用创新成果。

创新成果：

    （1）研发了复杂边界条件水流精细化高效模拟及仿真技术。构建了适用于山区复杂水流河段的非静压三维水流数学模型，基于表层压力积分法实现了动水压力项的快速求解，采用立体成像技术开发了三维流场可视化系统，实现了复杂边界条件水流的高精度模拟及仿真，为两坝间精细化通航控制提供了技术支撑。

    （2）创建复杂环境船舶航行性能评估及预报技术。建立了基于实船性能测试的多维大数据库，创建了船舶航行性能预报的时间序列神经网络新方法，提出峡谷—弯道—急流复杂环境船舶安全航行标准，为两坝间船舶航行性能的科学评估和精准预报提供了依据，解决了过坝船型全覆盖验证及评估的难题。

    （3）创新了多因素影响的船舶精细化通航控制方法。提出了基于船舶推力—阻力平衡的适航流量动态计算模型，研发了受非恒定流影响的船舶适航性评估技术，形成了以船舶满载排水量、主机功率、船舶单位功率载重量为控制因素的船舶精细化通航管控新方法，制定《长江三峡—葛洲坝两坝间汛期通航流量标准》（JTS/T 180-5-2020），实现汛期航道通过能力提升约9.4%。

实施应用效果：

    项目研发的船舶航行性能评估与预报等创新技术已推广应用至广西、四川、青海等省份的通航河流，精细化通航管控方法为其它河流通航管理提供了参考借鉴，研发的复杂边界条件下三维水流模拟及仿真技术已广泛应用于内河复杂工程的模拟及可视化仿真，带动了我国内河通航科技创新跨越式发展。项目成果直接应用于长江三峡—葛洲坝两坝间船舶的精细化通航管控，汛期限航流量由25000 m3/s提高到30000 m3/s，典型年（2020年）航道通过能力提升21.6%，近年平均提升约9.4%，近三年产生经济效益约3.89亿元，发挥了巨大的经济和社会效益。

主要完成单位：

    交通运输部天津水运工程科学研究所,长江三峡通航管理局,武汉理工大学,交通运输部水运科学研究所,四川省交通勘察设计研究院有限公司

主要完成人：

    冯小香,肖玉华,张明,陈顺怀,安小刚,孟鑫,罗亮, 曾晓俊,康子非,章日红,郝岭,杨孝作,张义军,吕彪,何亚闻