北洺河大桥桥墩布设对河道防洪安全的影响

拟建北洺河大桥所处河段为大曲率弯道,且受地形条件限制,桥梁中心线呈大角度扇形布设。曲线桥梁与弯道水流交会,水流条件尤为复杂。为研究北洺河大桥斜穿弯道河流情况下桥墩布设对河道冲刷及防洪安全影响,设计制作了1:60正态物理模型,开展不同洪水重现期下曲线大桥斜穿弯道河流河工模型试验研究。试验结果表明:受桥墩布设交角及弯道水流的共同作用,原设计方案不同重现期洪水工况下均加剧了桥位处河道右岸的冲刷,最大冲刷深度3.54 m,威胁堤防安全;水流顶冲右岸产生壅水,最大壅水高0.48 m;桥墩布置对下游河道的影响范围264 m。适度调整7号桥墩与水流夹角,同时对右岸河床铺设宾格石笼,控制最大冲刷深度减小到1.68 m,有效改善了桥墩与堤防间的水流流态,优化方案保护了行洪安全。     

非恒定流下桩群绕流特性试验

非恒定流下圆柱绕流产生的尾涡会对结构疲劳损伤、水流挟沙能力等产生较大影响。本文基于非恒定流桩群绕流水槽试验,采用多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimetry, ADV）测量了桩群周围的底层水流速度,分析了单峰洪水型非恒定流下,桩群绕流对底层流场、横纵向时均流速分布、横纵向紊动强度等的影响规律。研究表明：横、纵时均流速大小均与流量变化相关,纵向时均流速均为正值,横向时均流速在左右岸对称测点上大小一致。纵向流速相对紊动强度和横向流速紊动强度仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关,桩群绕流对附近流场的影响范围有限,且不同区域受到桩群绕流的影响程度存在一定差异。     

花园湖行洪区启用条件与分洪效应研究

采用数值模拟方法,分析淮河流域百年一遇来流条件下,花园湖行洪区的分洪效应。结果表明:当进洪闸、退洪闸同时开启时,花园湖行洪区对其上游的淮河干流水流以削峰为主,对其下游的淮河干流水位以错峰为主;花园湖行洪区中出入流速极值均出现在退洪闸处,特别是在退洪闸反向进洪初期,退洪闸处流速可达0.7 m/s;退洪闸适当晚开既不会增大淮河干流的最高水位,还可有效减缓花园湖行洪区的淹没进程,有利于提高淮河干流调蓄洪水的能力。     

山区河流洪期高支架现浇箱梁施工

川渝地区桥梁施工,受山区河流影响极大。尤其是在受特大洪水影响的情况下进行高支架现浇箱梁施工,考虑洪水破坏力的不可预见性,高支架渡洪加固处理相当关键。本文总结合川南屏嘉陵江大桥P4墩现浇箱梁高支架渡洪施工的体会,以为类似山区河流桥梁工程施工提供借鉴。     

正挑丁坝附近可溶性危险化学品扩散示踪试验

利用水槽试验台在不同泄漏位置及不同长度丁坝情况下完成可溶性危险化学品泄漏扩散示踪试验,获得泄漏源位置和丁坝长度改变时正挑丁坝周围水流流态及可溶性危险化学品浓度分布特性.通过分析水槽试验数据得到不同条件下丁坝附近水流流态及示踪剂浓度的变化规律:不同试验条件下丁坝下游受到影响的水域范围不同,但丁坝产生的回流区的形态基本相似,而丁坝上游受丁坝影响的水域仅在丁坝附近的一段区域内,故泄漏源的横向位置的改变对回流区内可溶性危险化学品的浓度影响比较大;此外,丁坝长度对回流区范围的大小影响很大,丁坝越长所产生的回流区的范围越大.     

植被群影响下动床洪水数值模拟研究

基于水深平均挟沙水流浅水控制方程,引入透水密度系数和阻力项考虑植被群对水流和泥沙运动的影响,建立了充分考虑水流-泥沙-障碍物之间相互作用的耦合数值模型.基于有限体积法离散控制方程,采用Godunov-type中心迎风格式求解单元界面通量.该模型通过水槽洪水实测数据验证,用于研究植被群对溃决洪水和泥沙运动的影响.结果表明:本模型能够模拟溃决洪水演进及底床冲淤变形问题,植被群的存在使得底床冲淤复杂多变,导致植被上游区水位抬升,植被下游区水位明显降低,有助于洪水风险管理.     

闽江下游白岩潭潮位站洪水位研究

白岩潭潮位站位于闽江下游感潮河段，其水流受到上游来水与口外潮汐的共同作用。文中探讨了洪水期间白岩漂水位的数值计算法、相关分析法和组合概率法，对各自的长处与存在的问题进行了分析。所得结论对感潮河道的洪水位研究具有一定的指导意义。     

基于随机微分方程的水库防洪调度风险分析

为研究水库防洪调度中不确定性因素对水库安全的影响,提出水库入库洪水、出库泄流以及水位库容关系等不确定性因素的数学描述方法;建立调洪演算随机微分方程,推导各种不确定性因素综合影响下的各时刻水库水位分布均值和方差计算公式;提出调洪过程中各时刻的风险描述方法以及整个洪水过程的总风险率定量计算方法。大伙房水库实例分析结果表明,调洪过程中任意时刻的风险和总风险计算结果符合水库防洪调度的实际运行状况,可用于定量评估调洪过程中任意时刻的风险和总风险。     

南海北部陆坡浅水流评估及深水钻井防治措施

深水钻井中浅水流喷发会对钻井安全产生很大影响。基于浅水流形成条件和南海北部陆坡古地质环境,分析目标海域浅水流的潜在风险。根据水流喷出速率,量化浅水流危害等级,并建立能够模拟浅水流上喷或喷出的数值模拟模型,分析典型工况下浅水流层压力、规模、孔渗条件及钻速对其喷出过程的影响。结果表明:南海北部陆坡存在浅水流形成的古地质条件,但浅水流规模较小,压力系数较低,钻进中发生严重浅水流危害的概率较低;浅水流喷发具有"压力-水瞬间高速释放"的特征;采用低密度海水钻井液钻进,钻遇压力系数为1.15的浅水流层,钻井液停止循环后水流喷出速率和喷出量可达70 m~3/h和60 m~3;浅水流喷发主要受其压力和规模控制。针对目标海域浅水流特征及控制因素,提出了控制浅水流危害的措施。     

有局部边界约束的明流泄洪洞泄流特异性与水力优化研究

洞、渠组合的长距离泄流系统受大变幅水流条件的影响和局部边界约束,沿程流态十分复杂,因此泄流安全的研究十分必要.本文借助水力模拟与理论分析,以某抽水蓄能电站水库的明流泄洪洞、渠系统为例,研究了复杂运用条件的水力学特性.研究发现泄流过程中因边界约束出现的洞内水跃使跃后缓流段过流能力剧减,引发洞内壅塞与明渠局部漫溢,出现水深随流量改变呈驼峰曲线变化的泄流特异性.这一特异性与洞内水跃的发生及当地的流态转换密切相关,表现为无量纲水深与水流Fr的波状函数关系,相应的特征水深则随Fr呈幂函数规律变化.针对洞内水跃引发的洞内壅塞与明渠漫溢等泄流安全问题,基于多目标、多约束条件的水力优化分析,提出了"抑制洞内水跃强度、控制流量与流态协调性"的泄流运行原则,并据此对泄流系统进行了体型优化.试验研究表明通过调整泄流系统的纵横剖面,协调各段的泄流能力与流态,控制特殊部位的水流能量关系,可以有效削弱、控制局部边界约束引发的泄流特异性,消除洞内壅塞,满足复杂水流条件下的泄流安全要求.     

大风江典型工程流场变化特征及悬浮泥沙扩散数值模拟

悬浮泥沙扩散会导致局部海域悬浮物增加,对区域海洋生态环境造成一定影响。本研究以大风江大桥为例,基于MIKE21模型分析了大风江潮流场变化和悬浮泥沙扩散特征。结果表明,大风江以往复流为主,涨急时最大流速为0.80m/s,落急时最大流速为0.89m/s,落急流速(平均流速为0.42m/s)大于涨急流速(平均流速为0.28m/s)。大桥建设对大风江的流场影响有限,主要影响范围为桥的东北端海域。当悬浮泥沙在低潮释放时,落潮期间浓度10mg/L的包络面积(10.11km²)远大于涨潮期间的包络面积(1.10km²)。同时落潮时最远扩散距离为7.15km,涨潮时最远扩散距离为2.69km。悬浮泥沙的扩散会对周边海域的水质造成一定影响,因此建议控制施工规模并采取防污帘等措施来减少悬浮泥沙扩散。     

秦皇岛海域洪季水动力及污染物扩散数值模拟

基于实测资料验证的秦皇岛近岸海域二维水动力和污染物扩散模型,研究了秦皇岛近岸海域洪季大潮水文条件下的水动力和污染物扩散分布特征,并在此基础上分析了风对秦皇岛近岸海域水动力和污染物扩散的影响.研究发现,秦皇岛近岸海域落潮流为东北(NE)向,涨潮流为西南(SW)向.在渤海夏季风作用下,秦皇岛近岸海域整体水位略有降低;落憩时刻,石河口以北海域流速降低,石河口以南海域流速增加;涨憩时刻,石河口以北海域流速略有增加,戴河口至滦河口间海域流速降低.化学需氧量(COD)扩散方向与涨落潮方向一致,涨落憩时刻,COD浓度均在滦河口以南海域降低,洋河口以北海域增加.     

基于MIKE21 FM模型的河道防浪林行洪影响分析

为分析在滩地种植防浪林对河道行洪能力的不利影响,以嫩江干流东阳堤段为例,通过在MIKE21 FM模型中对防浪林进行结构物概化构建数值模型,选取堤前水位、断面水位和断面流速作为输出,比较有、无防浪林时输出位置的水位和流速,定量计算现状防浪林和优选布局条件下设计防浪林种植对河道行洪的影响。结果表明,防浪林的种植会对行洪水位和流速产生影响,且林带越宽、滩地水深越大,防浪林对河道行洪的影响越大;现状防浪林和设计防浪林对研究区河道行洪水位和流速的影响均很微小,对河道行洪不构成威胁。     

南河大桥修建对河道防洪影响的数值模拟

采穴河上修建桥梁必然会对河道水位和流态产生影响,为了分析南河大桥对采穴河的防洪影响情况,建立了正交曲线坐标下平面二维水流数学模型,并应用该模型对采穴河修建南河大桥前后的水流情况进行了模拟预测。模型计算结果表明,桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小,基本上不会对采穴河防洪产生不利影响。     

梧州市桂江三桥对河道行洪影响研究

通过一维水位计算和二维水流流态计算 ，对比分析桂江三桥建设前后桥位附近河段的水位，流态变化情况论，论证大桥建设后梧州防洪工程的影响及对策。     

二维浅水数值模拟的有限差分MADI法

在贴体平面二维正交曲线网格基础上,采用对交替方向隐式ADI法变量位置分布进行了改进的MADI法对二维水深平均的浅水方程进行差分离散求解,并将这一算法应用于长江南通河段的水流模拟.数值模拟计算结果和实测资料比较结果表明,该算法能较好地模拟复杂条件下天然河道涨潮、落潮水流归槽和流速分布过程.     

松花江洪水对嫩江顶托特性的数值模拟研究

为研究松花江洪水对嫩江的顶托规律,基于二维非结构化网格水动力模型MIKE21-FM进行了不同来流量级、不同汇流比条件下嫩江和二松交汇区水流运动数值模拟。突出分析了典型区域水位和水面比降的变化特性,探讨了嫩江受二松顶托的几个主要因素。结果表明,嫩江大赉站水位随嫩江来流量增加而增加,随汇流比增加而减小。嫩江水面比降随汇流比增加而增加。来流量、汇流比、河道坡降和距离等因素均会对顶托作用产生影响。今后应重点关注该区域洪季大流量且汇流比较小情况下的水情预报及防洪调度工作。     

珠江三角洲污染物对东四口门通量影响分析

利用珠江三角洲河网区水量数学模型,根据1968年（丰水年）、1976年（平水年）、1982年（枯水年）的水文资料,计算了各典型年落潮时珠江三角洲河网区各节点的分流比;采用1995年珠江三角洲各主要河道纳污量资料,综合考虑落潮条件下的污染物迁移过程,估算了污染物在河道中的降妥量;根据各节点（汊点）的分流比及污染物降解量,分析计算了珠江三角洲河网区主要河道污染物对伶仃洋东四口门污染通量的影响。     

近50年来珠江河网区水动力对地形的响应

自20世纪50年代以来,珠江三角洲发生的河道采沙、航道整治等人类活动对河网区河床形态的自然演变过程产生了较大影响,引起河网区水动力产生相应的调整。根据平原感潮河网水力特性建立一维河网模型,并对50年代和90年代珠江河网区水动力过程进行了模拟,同时结合数值试验探讨了珠江河网水动力对地形变化的响应。结果表明,河床形态变化导致西、北江干流洪季水位及水位梯度较50年代明显下降,西江水位梯度由7.2 cm/km下降至4.1 cm/km,北江水位梯度的下降主要集中在上游地区,其中三水至三围由9.3 cm/km降至5.0 cm/km,而三围至口门变化不大,两个年代分别为4.9和4.8 cm/km,北江干流平均水位梯度由7.1 cm/km下降至4.9 cm/km。两个年代枯季水位梯度变化不明显,不同区域日均水位有升有降。数值试验结果同时表明,地形变化导致各主要节点分流比也产生不同程度调整,三水-马口、天河-南华等地形变化显著的区域分流比变化较大。