水流冲刷作用下软体排守护边滩失稳机理概化模型试验初步研究

软体排是河道与航道整治工程中广泛应用的洲滩守护结构,排体所护边滩的稳定性对排体变形及服役状态具有重要影响.水流作用下的边滩局部动力环境复杂,其失稳模式与水下自由边坡模式不同,失稳模式及产生机理有待探究.基于概化物理模型试验,对排体守护下的边滩失稳模式及形成机理开展研究.研究表明,排体守护边滩会发生牵引型与滑覆型两种失稳形式,边滩牵引型失稳所引起的排体应变响应较小,发生在排体整个冲刷周期.排尾冲刷变形累计达到一定程度后会产生偶发性的滑覆型失稳,引起边滩产生大范围滑动失稳及排体大范围沉降变形;排体守护下边滩滑覆型失稳的机理：水流冲刷引起边滩潜在滑动面下移,随边缘冲刷深度的增加,潜在滑动面与水平面的夹角不断增大,稳定性不断降低,最终导致潜在滑动面力学失稳(F_s<1),引起内部边滩产生大范围的滑覆型失稳.     

外钓光汇石油基地工程水动力及海床冲淤数值模拟分析

外钓光汇石油基地工程位于舟山外钓山岛南侧,建设内容包括基地填海工程、工作船码头和3 000 t级油品码头。工程建设会对附近海域的水动力及海床冲淤造成一定程度的影响。本文利用Delft3D建立了工程区附近海域二维水动力数值模型,结合实测潮位、潮流资料,对该模型进行了验证,进而定量计算了基地工程实施后附近海域的潮流和海床冲淤变化。结果表明,在工程区东侧围堤和码头后方,涨、落潮流速明显减小,幅度为20%～40%,相应地海床趋于淤积,最终淤积厚度为0.8～1.2 m;码头对岸老塘山港区前沿的涨、落潮流速有所增加,幅度为5%～20%,相应地海床趋于冲刷,最终冲刷厚度为0.4～0.5 m。     

建闸河口整治工程与河床演变特征研究

建闸河口整治工程引起的河床演变调整十分复杂.基于验证好的潮流、泥沙输运及河床演变模型分析了双龙河口整治一期工程和二期工程后水动力和河床演变的响应特征.结果表明,闸下河道水动力变化和河道冲淤分布与局部浚深拓宽及纳潮量增加有密切联系.若仅对河道上段局部河道进行整治,浚深拓宽段的涨落潮不对称现象加剧,局部产生回流区.若以固定坡降对整条河道进行整治,则涨落潮流速显著增加且不对称性减小.纳潮量增加在工程初期会引起口门段冲刷,而局部拓宽段会因流速相对减小而产生淤积,特别是在回流区淤积严重.因此为延长工程寿命,尚需辅以定期开闸放水和局部清淤等措施.     

建闸河口整治工程与河床演变特征

建闸河口整治工程引起的河床演变调整十分复杂.基于验证好的潮流、泥沙输运及河床演变模型分析了双龙河口整治一期工程和二期工程后水动力和河床演变的响应特征.结果表明,闸下河道水动力变化和河道冲淤分布与局部浚深拓宽及纳潮量增加有密切联系.若仅对河道上段局部河道进行整治,浚深拓宽段的涨落潮不对称现象加剧,局部产生回流区.若以固定坡降对整条河道进行整治,则涨落潮流速显著增加且不对称性减小.纳潮量增加在工程初期会引起口门段冲刷,而局部拓宽段会因流速相对减小而产生淤积,特别是在回流区淤积严重.因此为延长工程寿命,尚需辅以定期开闸放水和局部清淤等措施.     

钱塘江杭州段边滩最大冲刷预测

边滩冲刷计算属于局部冲刷问题，目前尚无成熟的方法，通常采用的河相关系、水力学公式、比尺模型等手段，在河口地区因水流条件复杂多变，计算结果与实际情况出入较大．本通过对大量实测资料分析钱塘江杭州河段河床演变特点，根据影响河床冲淤的因素运用多元回归方法计算得到主槽最大冲刷，再利用主槽-滩地高程的实际相关关系得到滩地可能最大冲深，结果较为可靠。     

滨海电厂排水明渠消能防冲试验研究

本文主要针对沙特拉比格电厂排水明渠泥沙冲刷物问题进行了理模型试验研究.试验结果表明,电厂排水时,明渠水流进入深海后得到充分消能,码头前沿附近水流流态平稳;电厂排水明渠及码头附近滩地流速较小,低于滩地原型泥沙的起动流速,沿岸滩地不会产生冲刷破坏.     

渗流对深基坑工程的影响研究

依托实际工程,对某河口防潮闸围堰进行了土的渗透特性试验研究,为流固耦合有限元分析提供依据;采用有限元方法进行了数值模拟,研究地下水对深基坑工程的影响,结果表明考虑渗流应力耦合作用的计算结果与实测资料吻合较好,该方法是较为合理的.     

钱塘江杭州段边滩最大冲刷预测

边滩冲刷计算属于局部冲刷问题,目前尚无成熟的方法,通常采用的河相关系、水力学公式、比尺模型等手段,在河口地区因水流条件复杂多变,计算结果与实际情况出入较大.本文通过对大量实测资料分析钱塘江杭州河段河床演变特点,根据影响河床冲淤的因素运用多元回归方法计算得到主槽最大冲刷,再利用主槽～滩地高程的实际相关关系得到滩地可能最大冲深,结果较为可靠.     

周口港弯道码头工程水动力特性

利用三维水动力数值模型,研究修建于弯曲河道凸岸处的挖入式码头工程港池内的水动力特征及其对工程河段行洪流态的影响,分析工程建设对水位、河道断面流速分布规律的影响,以及不同流量条件下港池内流场的变化规律。结果表明,工程建成后,在洪水条件下,主河槽壅水主要出现在弯道出口前的缩窄河段,弯曲河道局部缩窄对水位壅高影响明显。弯道出口段的水位和流速变化幅度高于其他区域,码头前沿局部流速变化幅度较大,可能会引起冲刷,工程建设对弯道出口段影响高于入口段和中段。码头运行工况下,港池内有明显回流产生,但流速较小,可能会产生淤积,影响码头运行。     

建设没冒沙生态水库,开拓上海市的新水源(Ⅰ)建库设想的提出

随着上海城市化建设步伐加快,城市用水量与日俱增.根据2003年在浦东机场码头的4个月水文监测资料,作者认为在南汇东滩建设没冒沙水库是可行的.该水库有库容大、水源丰的特点,可充分地利用长江来水在河口地区的季节性和时段性的淡水资源.没冒沙水库的建设将使浦东地区的供水条件得到有效的保证,并使水环境得到显著的改善.该文还对该水库建设的有利条件和不利条件、南汇边滩的多功能开发及所需进行的前期工作作了分析.     

强潮山溪性河口围垦后桥墩最大冲刷深度研究

山溪性强潮河口围垦工程的实施束窄了河口的行洪通道,由此可能降低河口固有涉水建筑物的安全稳定性.为此,在就河口围垦对桥墩冲刷影响进行初步分析的基础上,利用平面二维嵌套潮流数学模型以及一般冲刷和局部冲刷的半经验半理论公式,就霍童溪河口围垦工程实施之后下游云淡大桥桥墩的可能最大冲刷深度进行计算,结果表明,围垦工程实施后,洪水期间云淡大桥的桥墩冲刷还是相当严重的,有必要对桥墩采取相应的防护措施.此外,通过对桥墩最大冲刷深度的影响因素进行探讨,指出实际桥墩冲刷深度一般还是难以达到计算所得到的可能最大冲刷深度.     

受漩涡作用的水下块石的起动流速

研究绕丁坝水流对坝前河床的冲刷有重要的工程现实意义。在总结以往对冲刷机理研究的基础上,提出漩涡吸附力是引起块石起动的重要因素。通过对流场中竖轴漩涡的分析,简化求解了漩涡对块石的吸附作用力。对块石重新进行受力分析,导出了漩涡作用下新的泥沙起动流速公式。得到的起动流速比经典公式得到的值要小,证明漩涡作用使得块石更容易起动,因而在分析块石受力时不可忽略。结论对探究丁坝坝头冲刷及其他类似的坝头、堤头冲刷稳定计算都有参考价值和启发性。     

高涂围堰对海岸生态环境影响研究

用断面定点观测和面上调查相结合的方法,对高涂围堰养殖引起的海岸冲淤变化和陆海生物资源的变化进行了研究,定性分析了围堰养殖对海滩的污染以及对河口挡潮闸下冲淤保港水源的减少和互花米草带消长等的影响,提出了江苏发展高涂围堰的对策措施.     

干扰对河口湿地生态系统的影响分析

对河口湿地生态系统所受到的自然干扰和人为干扰进行了系统辨识.重点分析了海平面上升、台风暴潮等自然干扰,围垦、大型海岸工程(填海、码头建设等)、环境污染和保护区建设等人为干扰对河口湿地生态系统结构和功能的影响.通过分析认为:人为干扰已成为河口湿地景观演变的主要驱动力,河口湿地生态系统健康发展需要加强对各种干扰的合理调控.     

通州沙西水道整治工程对通州沙河段潮流量影响研究

通州沙水道位于长江下游河口段,为增加沿岸深水岸线资源,拟对通州沙西水道进行整治。本文利用一、二维耦合潮流数学模型,对于通州沙西水道整治工程方案进行研究,重点分析整治工程对通州沙河段潮流量的影响。研究结果表明：通州沙西水道的边滩圈围和潜堤工程会减少涨落潮流量,而疏浚工程则会增强潮流量、局部抵消圈围及潜堤工程的不利影响。特别需要注意的是：当航道浚深至-8m时,整治工程对工程河段分流比影响甚微,然而此时潮流量、流速的沿程变化不可忽视。     

东壁岛围垦对元洪港区潮流及泥沙淤积影响的数值模拟

利用所建立的具有动边界的福清湾潮流数学模型，研究了东壁岛围垦前后元洪码头前的潮量及流速变化，并采用工程泥沙方法估算了元洪码头前的泥沙淤积强度。研究表明，在元洪码头前250m范围以内，围垦后的流速较围垦前略有减小，围垦所引起的泥沙淤积强度为0.05m/a。     

基于CATIA建模的导流工程三维数值模拟研究

提出了包括实际工程地形的施工导流工程三维数值模拟的方法.基于CATIA模型设计软件建立了苏丹上阿特巴拉水利枢纽儒米拉大坝分期导流三维模型,实现了实际工程地形与建筑物实体的融合,真实地反映了实际工程的空间布置情况.将模型导入计算水动力学软件Flow-3D中,采用紊流双方程中的RNG模型,用Tru VOF方法进行自由表面的追踪,在1,000,m~3/s、5,380,m~3/s流量下,对溢洪道内部水流流速、流态、水面线、底板压力进行了数值模拟.经过对比分析,证明了模拟结果与试验值吻合较好,从而验证了模型的可靠性.在取得水力学参数的基础上,考虑建筑物附近的河床冲刷,探讨了围堰附近覆盖层冲刷的数值模拟方法.该研究为解决复杂水利工程的三维建模问题及相关数值模拟提供了新的方法,具有一定的参考价值和良好的应用前景.     

河口闸下水动力与泥沙清淤问题的研究

为优化河口防潮闸下清淤工程方案,提出了以两相流方程描述底沙运动的理论模式,建立了泥质河口二维水流、泥沙数学模型,并优化独流减河口闸下清淤工程方案.对独流减河口闸下大、中、小潮潮位、流速、含沙量过程和海床演变进行了验证,计算分析了现状地形条件下闸下泄流能力,对宽浅型和窄深型两类清淤方案的不同清淤规模的泄流能力进行了计算模拟.讨论了不同清淤规模条件下泄流能力、清淤量、回淤量与回淤率的关系,给出了各工程方案的清淤效率指标.     

临沂市三河口隧道围堰工程截渗技术研究

本文结合临沂市三河口隧道围堰工程高压喷射截渗帷幕注浆工程实例,对设计、施工、质量控制等方面进行了分析研究,取得了一些成功经验,该方法可操作性强,具有很好的推广应用价值.     

射阳海岸带修复工程效果数值模拟研究

近年来受黄河三角洲区域侵蚀影响，射阳海岸带湿地面积急剧减小，急需开展生态整治修复工程.应用河口海岸潮流泥沙数值模拟系统，计算分析项目建设前后海洋水文动力和泥沙冲淤环境改变，并通过物模试验进一步验证海床冲淤情况.模型计算结果表明项目建设后，潜堤两侧流速及堤后波高也出现不同程度的减小，有利于形成堤内侧床面增积的状态，潜堤内床面增加的年淤积厚度约0.02～0.45 m，工程岸段逐渐向冲淤平衡或微冲微淤状态发展.堤后波能降低，阻挡了波浪对海堤的侵蚀，近岸冲刷幅度均有降低.物模试验结果表明方案实施后南侧、北侧堤后平均冲刷深度分别减小为0.03、0.02 m.根据研究结果可知该工程能发挥对内部潮滩的保护作用.