长江上游卵石输移运动规律研究及数值模拟*

基于长江上游东溪口卵石滩段的物理模型,开展了典型系列年卵石输移特征的试验。根据不同水动力条件下卵石输移的实测数据,从动力机理出发确定砾石输移速度。以此为基础,改进了二维数值模型,并将其应用于东溪口河段卵石输移过程模拟。将计算的卵石输沙分布及泥沙冲淤过程与实测值进行对比,卵石走沙轨迹与河道内走沙基本吻合,模拟泥沙冲淤变化与该河段实测分布一致。说明改进后的平面二维卵石推移质运动模型能较为真实地反映河道内卵石输移特性,可为解决长江上游卵石河段泥沙问题与航道整治工程提供理论与数据支撑。     

天津港外航道水动力条件及工程泥沙淤积研究

依据最新的水文、泥沙实测资料,利用风浪潮流泥沙数值模型对开挖深水航道泥沙淤积情况进行了计算。根据近年来现场实测水文、泥沙资料,结合本项研究工作进行了统计分析,为数模计算提供参数;建立了多重嵌套潮流数学模型,计算正常天气下工程实施前、后的海域潮流场分布情况;建立了海域风浪过程计算模型和泥沙运动模型,将波浪、潮流、泥沙模型耦合,计算了在年均含沙量的风浪条件作用下所造成的回淤情况,给出了航道建成后的年淤积分布情况。提出了天津港南、北防波堤延伸到16 0后的航道的淤强分布特征,从泥沙方面为航道的开挖提供了设计依据。     

SWAN和MOHID联合模型在连云港港30万吨级航道建设中的应用

根据连云港海域的特点,建立能考虑风浪影响的三维潮流、泥沙数学模型,对真实的"韦帕"台风作用下的潮流场和泥沙场进行模拟,力求更合理地反映近岸泥沙运动规律。数学模型计算得到的流场、含沙量场和航道回淤结果与现场实测资料进行验证,二者吻合较好。在此基础上,对连云港港30万吨级航道在"韦帕"台风作用下的回淤情况进行了预测,给出了航道的沿程淤强分布,为航道的设计提供依据。     

龙口港航道扩建工程疏浚土输移研究

采用目前国际上广为应用的DELFT3D软件技术,建立潮流、风浪和泥沙即时耦合计算的二维数学模型,研究龙口港航道扩建工程疏浚土扩散问题。模型建成后,通过实测潮流、潮位和长时段地形变化资料,对模型进行有关参数的率定。在计算成果与实测资料达到相似要求后,首先对疏浚土形成的漂浮水质点运动进行分析,得出了漂浮水质点运移轨迹及影响范围,然后对疏浚土形成的悬移泥沙进行模拟,分析了疏浚土随潮流运动扩散输移而引起的悬浮泥沙的可能分布及影响范围。研究结果表明,抛泥区距港区和航道较远,不会对港区、航道造成影响。     

“韦帕”台风连云港海域三维潮流、泥沙数值模拟

大风天航道骤淤是连云港海域深水航道建设的关键问题之一。采用三维风浪、潮流及泥沙数学模型,对“韦帕”台风期间连云港海域的风浪、潮流及泥沙进行了模拟研究,模型计算值与实测值吻合良好;对“韦帕”台风期间连云港海域的水位变化、潮流与含沙量的空间分布特征等进行分析,并利用该模型对连云港深水航道二期工程台风期间航道回淤进行了模拟预测,结果表明,在类似“韦帕”台风的大风作用下,连云港二期航道没有发生泥沙骤淤碍航现象。     

长江口北槽深水航道回淤量计算模型研究*

把长江口北槽深水航道内2012年洪枯季两次、大中小潮的观测资料以及对应时段的航道回淤量等实测数据,引入到常用的近底层泥沙通量计算模型中,通过选取和率定其中主要的模型计算参数以及率定人工维护条件下航道内底层泥沙的沉降概率,最终建立了一个适合长江口北槽深水航道回淤量计算的数值模型,并利用洪枯季航道回淤的实测资料对该计算模型进行验证,得到较符合的结果。     

淤泥质海岸泥沙运动及进港航道回淤强度数值研究

以连云港进港航道为例,应用波浪、潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,研究淤泥质海岸的泥沙运动及航道回淤问题。鉴于进港航道回淤量是当地海域潮流、波浪、泥沙长期共同作用的结果,建议采用年平均含沙量场进行回淤计算,并在此基础上模拟了连云港7万吨级进港航道的年回淤强度,计算结果与实测资料吻合较好。研究结果表明,所介绍的研究方法可以合理地描述含沙量场特性以及计算进港航道回淤量。     

连云港外海含沙量推求及航道回淤预测

目前国内在研究淤泥质海岸航道回淤时,通常仅有近岸含沙量的实测资料,而外海含沙量较难获得。为此,建议可以利用实测的航道淤积、近岸含沙量等资料,根据刘家驹的航道回淤计算公式,近岸率定淤积系数,反推外海泥沙含量,据此进行航道回淤预测。经过连云港7万吨级进港航道验证,计算的航道回淤与实测值吻合较好,在此基础上,对拟建的连云港15万吨级航道回淤进行了预测。研究结果表明,所提出的方法切实可行,计算结果合理可信,可以作为相似条件下航道泥沙回淤计算的参考。     

三峡库尾卵石推移质输移对航道的影响

长江经济带建设发展迫切需要三峡库尾航道等级由3. 5 m提升至4. 5 m,而库尾推移质运动是必须解决的泥沙问题。采用三峡库尾航道水沙二维数学模型,根据2009—2016年三峡入库水沙资料,模拟变动回水区重庆至涪陵段推移质运动过程,将其冲淤分布及断面输沙量与实测资料对比,验证该数值模型的可靠性。以此为基础,预测30 a后三峡库尾航道推移质冲淤趋势,分析重点滩段航道内推移质冲淤分布、幅度以及输沙带特性,揭示推移质输移对航道的影响。该研究结果可为三峡库尾重庆至涪陵段4. 5 m航道等级提升建设的方案设计提供数据与技术支撑。     

泥沙粒度对航道回淤的指示——以丹东港出海航道为例

根据鸭绿江河口西水道水流、悬浮泥沙和底质粒度特征的分析,研究丹东港出海航道泥沙淤积的动力机制以及泥沙粒度对回淤的指示作用。分析表明,海域来沙为西水道的主要泥沙来源,泥沙运动以“波浪掀沙、潮流输沙”为主要特征;悬沙和底质粒度对比表明,上航道和中航道段航道回淤以悬沙落淤为主,下航道和外航道段航道回淤以底沙推移为主。航道回淤泥沙作为泥沙运动的“指示剂”,能够较好地揭示航道回淤的机理;采用刘家驹悬沙淤积模式和罗肇森底沙输移模式相结合的方法,估算丹东港大东港区20万吨级航道回淤量为679万m,,与物理模型试验结果较为接近,上述分析方法和公式可适用于砂质海岸航道回淤计算,也为类似航道回淤研究提供了重要的参考和借鉴。     

连云港港徐圩港区30万t级原油码头港内水域泥沙回淤及减淤措施研究

针对连云港港徐圩港区30万t级原油码头港内回旋水域及停泊水域的泥沙回淤问题,利用潮流泥沙数学模拟手段,根据预测的常年港内水域的回淤强度,进行了港内水域回淤环境的综合分析。根据回淤研究成果,并考虑工程实际情况,提出了具有可实施性、有针对性的减淤措施—积淤槽,并采用潮流泥沙数模对减淤效果进行了研究分析。通过技术和经济综合评价,研究了积淤槽减淤的经济效益和社会效益,为港内水域减淤措施的进一步研究提供了理论依据。     

台山核电站取排水工程潮流泥沙数值模拟研究

采用TK-2D软件建立了台山核电站海域平面二维潮流数学模型,在对该模型进行验证的基础上,建立了工程海域的二维泥沙数学模型,并对该海域的悬沙场、地形冲淤变化进行了验证和计算,分析了整个海域泥沙运动及分布的特点.根据核电站取、排水量变化及各种取、排水方案,分别通过数值模拟计算给出取水系统造成的年冲淤强度和冲淤量;根据各方案...     

长江口北槽12.5 m深水航道回淤的物理过程

长江口12.5 m深水航道于2010年3月贯通,发挥了巨大的经济社会效益,但航道回淤问题十分突出。针对航道回淤总量大、时空集中分布于洪季北槽中段最大浑浊带区段的特点,利用北槽洪季沿程大小潮水文测验资料,分析了水沙盐场的时空分布特征和输移规律,揭示了洪季航道回淤集中在北槽中段的主要原因,并提出了涨落潮周期内航道回淤水沙运动的物理过程。     

台山核电厂重要厂用水系统纳潮取水口潮流及泥沙研究

文章研究了台山核电厂重要厂用水系统纳潮取水工程。根据实测资料分析了自然条件和岸滩演变。分别建立了工程海区二维波浪、潮流、泥沙数学模型,并根据实测资料对夏季和冬季全潮水文进行了验证。在经验证的数学模型基础上,研究了重要厂用水系统纳潮取水工程实施后的潮流变化及泥沙回淤情况。结果表明,重要厂用水系统纳潮取水工程实施后,流场变化仅局限于安全取水工程附近小范围海域,进水前池附近水域泥沙年冲淤和骤淤都不大。因此,从潮流、泥沙角度考虑,重要厂用水系统纳潮取水工程是可行的。     

珠海中燃桂山油库多点系泊码头技术改造潮流数学模型研究

利用TK-2D软件,建立了伶仃洋内外整体二维潮流数学模型和桂山岛附近工程区局部二维潮流数学模型,采用最新的水文资料对整体模型和局部模型都进行了验证,在验证的基础上,对珠海中燃桂山油库多点系泊码头技术改造项目的3个平面方案的潮流场进行了模拟,对泥沙回淤和骤淤进行了计算和分析。研究结果表明:工程方案实施后,3个方案的航道涨落潮平均流速变化仅为0.01 m/s,涨落潮平均流向不变。港池(调头地和泊位)开挖后涨落潮流速减小,不需开挖的(方案2的港池和方案3的调头地)则涨落潮流速不变;3个方案港池(泊位、调头地)和航道的平均淤强分别为0.06 m/a、0.02 m/a和0.02 m/a,淤积量分别为4.7万m3/a、1.2万m3/a和1.4万m3/a;工程骤淤问题很小,不致形成骤淤;从潮流场和泥沙淤积角度考虑,以方案2为最优,但考虑到3个方案淤强和淤积量值都不大,因此3个方案都是可行的。     

巴基斯坦瓜达尔港泥沙淤积规律研究

利用现场实测资料,对工程海区的潮汐、潮流、风、波浪、含沙量及底质等自然条件进行了对比分析,并结合潮流和波浪数值模拟结果,利用经验公式计算方法,对不同建港方案的年淤积量及一次大风天气情况下悬沙和推移质泥沙淤强分布和淤积量进行了研究,同时就该工程对渔港泥沙淤积的影响作了阐述。     

台州港黄礁港区悬沙输移规律研究

采用经过水沙验证的潮流泥沙数学模型,模拟了大港湾水域的水沙运动特点,计算了港池泥沙回淤量。模拟结果表明,港池泥沙来源主要为大港湾后方浅滩落潮流挟沙;港池口门处的防波堤对减轻港池泥沙回淤的效果并不显著,港池后方修建围堰可使港池回淤量减小2/3;围堰阻挡了浅滩泥沙进入港池的通道。同时大港湾形成的半封闭港池具有流弱、沙少、回淤较轻的特点,经过相应的工程措施可成为一个优良的港湾。     

江苏射阳港3.5万吨级进港航道回淤特征研究

基于实测水文和地形资料对射阳港3.5万吨级进港航道开挖以后的回淤特征及回淤机理进行研究。结果表明:射阳港所在海域受废黄河三角洲冲刷泥沙输移的影响,含沙量较高,为航道回淤提供了丰富的泥沙来源;进港航道年回淤量为995万m³,其中导堤掩护段占全航道回淤量的93%,该段平均回淤强度可达5.0 m/a,高于开敞海域段的0.6 m/a。导堤掩护段航道回淤主要是由于涨潮期带入的高含沙水流在憩流时刻形成悬沙落淤所致,航道两侧滩面上的流泥归槽以及洪季期间上游河流的开闸泄洪对航道回淤也有一定贡献。