三峡水库175m蓄水后，库区航道条件大幅改善，但处于变动回水区的广阳坝福平背河段消落期存在的大尺度漩涡碍航流态，对过往船舶安全及通航效率造成较大影响。福平背河段漩涡形成原因复杂，彻底治理的难度较大；且该河段属于保护区内，大规模的航道整治工程受到限制，因此，探明大尺度漩涡的碍航特性，优化航道与船舶航线布置，对改善船舶的通航安全和效率有积极的意义。
　　本文通过长江上游福平背河段物理模型试验，结合小比尺自动船模航行操纵试验，研究不同强度下漩涡与船舶航行之间的姿态响应关系，提出了福平背河段船舶上行遭遇漩涡时正常上行安全距离判别依据。论文主要成果如下：
　　(1)分析了福平背河段大尺度漩涡运动特性。通过观察四级设计流量下漩涡形态得到其发展频率和运动路径等特征，基于光流法原理对福平背河段漩涡表面流场测量来获取其运动速度等参数，为漩涡与船舶之间的定量分析提供支撑。
　　(2)优化了适用于船模试验运动目标检测方法。结合逆透视投影变换原理对试验拍摄视频图像进行校正，为减少光照及示踪剂等因素干扰，提出基于计算机视觉原理的船舶运动位置提取方法，根据坐标转换得到直角坐标系下位置信息并绘制船舶运动轨迹线，分析得到船舶航行速度、航行漂角和轨迹线偏转角等参数。
　　(3)提出了福平背河段大尺度漩涡区域船舶上行打偏运动二维数学模型。考虑漩涡的运动特性并结合船舶运动质心与漩涡涡核中心的相对位置，基于细长条理论提出二维平面下船舶运动理论受力模型。同时结合福平背河段边界及水力条件影响因素，得到该河段中船舶上行打偏原因。
　　(4)确定了福平背河段船舶正常上行安全距离判断。通过开展100组船模航行试验并提取航迹线，综合考虑漩涡结构强度，并结合统计的船舶姿态实时响应参数，采用船舶运动模型计算得出船舶运动受力数值变化。基于无量纲分析利用1stOpt软件进行多元回归分析，提出多参数影响下3000吨级船舶以5m/s船速上行遭遇漩涡时姿态响应关系式，确定船舶上行安全航偏角，获取福平背河段船舶上行遭遇漩涡时安全距离。