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堤防是防止洪水漫溢或风暴袭击的挡水建筑物。历年来堤防溃决险情的发生,总是伴随着重大灾情,严重影响了人们的生产和生活。尤其是近年来,极端天气频现,如持续强降雨等,在河道上游洪水得到严格管控的情况下也出现了堤防溃决洪水灾害。洪灾发生后,为了减少损失,快速封堵堤防决口具有现实需求和工程意义。在此前提下,本文选取黑龙江干流典型堤段实际地形,对堤防堵口施工的水力特性进行了三维数值模拟,提出了适合于黑龙江干流砂性堤防的快速堵口技术方案,并进行了堵口施工运输系统仿真研究。以黑龙江干流同抚大堤八岔段为研究对象,选用CATIA软件作为三维建模平台,建立了三维河道地形和堤防实体模型。分析阐述了水流数值模拟基本理论,针对研究问题的特性,选用RNG K-ε紊流模型、有限差分离散方法、Tru-VOF自由表面处理方法以及隐式GMRES压力速度解法等。采用FLOW-3D软件对具有实际地形的堤防溃决水流进行了三维数值模拟,选取堵口过程中7种口门宽度(300m,200m,100m,60m,40m,20m,10m)和 2 种堤防内侧水位条件(与百年一遇洪水位落差3m,2m),得到了不同口门宽度及堤防内侧不同水位条件作用下口门区域的水力参数及变化趋势。通过分析总结传统堤防堵口技术和新型堵口材料及工艺的特性,结合数值模拟结果和对比相关工程实例,提出了适合于极端洪水条件下黑龙江干流砂性堤防堵口抢险技术方案:上裹头采用长管袋式软体排和下裹头采用传统搂厢改进法的裹头技术方案;进占施工前抛填0.2m～0.4m块石、上压铁菱角的护底技术方案;采用块石料双向进占立堵,在进占的高水力学指标区段,采用“上挑脚和下压脚抛投大块石及钢筋石笼串,中间跟进块石料”方法的进占合龙技术方案。可为实际工程提供参考。针对提出的堤防堵口抢险技术方案,进行了相应的堵口施工运输系统仿真研究。运用仿真模型及方法,计算得出了不同机械设备配套条件下堤头平均抛投强度和机械设备利用率等参考值,并分析了配置方案中各种机械的数量对评价指标的影响程度。结果表明,当装载机数量不变时,在一定范围内增加自卸汽车数量可大幅提高堤头平均抛投强度、装载机利用率和堤头卸料点利用率,但其增幅随自卸汽车数量的增加而降低;当自卸汽车数量一定时,增加装载机数量对提高堤头平均抛投强度影响较小;堤头卸料点个数对堤头平均抛投强度的影响程度随自卸汽车数量的增大而增大,综合考虑堤头仅允许两辆自卸汽车同时卸料。