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。     

长江口北槽深水航道整治工程贮泥坑抛泥过程监测分析*

对北槽航道维护使用的3#贮泥坑抛泥流失率进行现场监测和分析研究。监测内容包括应用多波束地形测量仪测 得贮泥坑抛吹泥前后的准确容积变化,采用表层取样法测量贮泥坑抛泥后的表层泥沙密度及采用柱状采样器测量贮泥坑不 同深度的泥沙密度,综合容积变化和密度结果可以得到实际入坑泥沙量,结合实际抛泥量计算出贮泥坑的抛泥流失率。监 测结果表明该贮泥坑的抛泥流失率达到76%。同步监测的流速结果表明贮泥坑周边动力强、流速快,流速快是造成该贮泥 坑抛泥流失率大的主要原因。建议该坑向附近动力弱的坝田掩护区移动以减少该贮泥坑泥沙流失率。     

港池和航道疏浚过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

建立了平面2D潮流和悬沙增量输移扩散的数学模型,通过有限单元法离散求解此模型,应用该模型对苍南电厂港池和航道疏浚过程中的悬沙扩散输移进行模拟,挖泥过程中的悬沙增量采用恒定源强,再现了疏浚过程中增量悬沙的输移扩散机理。     

淤泥质海底航道浅地层声图分析

海底航道沉积层是影响航道安全的重要因素,海水介质的特殊性使淤泥质海底航道直接观测比较困难。声学探测是目前连续检测海底沉积层最为有效的方法,通过声波在海底沉积层中反射带回的地层信息,可以获得相关地层特征。利用SES-2000浅地层剖面仪获得连云港淤泥质海底航道海域浅地层剖面声图,结合钻探和区域地质资料,对航道声学浅地层剖面沉积层进行了识别,分析了浮泥层、淤泥层、粘土层、砂质土层声学剖面特征,并对异常声图进行了初步探讨,结果对淤泥质海底浅地层声图辨识和航道边坡稳定性分析具有重要意义。     

秤杆碛边滩采砂对嘉陵江河道影响研究

秤杆碛是嘉陵江上一大型的卵砾石边滩,在实地勘测秤杆碛河段基础上提出多个采砂方案.通过物理模型研究该河段卵石输移规律,建立采砂河段贴体正交坐标系下的平面二维水流数学模型,并利用该模型研究嘉陵江秤杆碛边滩采砂后河道水流条件的变化.结果表明,采砂对河床演变、通航、河道行洪以及涉河工程的影响很小.     

基于格子Boltzmann方法的航道整治建筑物影响下过饱和总溶解气体输移释放规律

基于双分布函数-浅水Lattice Boltzmann方法，建立了过饱和总溶解气体(TDG)输移模型，研究某电站下游航道整治建筑物对河道内TDG输移规律的影响。结果显示，整治建筑物的修建对主流区流态和TDG变化影响较小；航道整治建筑物对河道过饱和TDG时空分布的影响主要表征于整治建筑物局部区域范围内，整治建筑物坝田回流区流速降低，水体传质减弱，从而导致TDG浓度降低且低浓度区域面积增加，可以为鱼类提供一定避难空间。该研究为水体中TDG输移扩散的研究提供了一种新的方法，同时为改善电站泄水导致TDG过饱和对鱼类的不良影响和建设生态水道提供科学依据。     

复杂心滩通航河段不同角度碛首坝对航道条件的影响*

长江上游河段多为基岩和卵砾石河床,常见心滩、浅滩及边滩等复杂边界碍航河段。由于工程实际需要及航道整治要求,经常存在采砂坑、开挖航槽、修筑碛坝等改变局部河道边界的情况。以长江上游占碛子河段为例,建立向右偏转0°、5°、10°碛首导流坝数学模型,分析表明:0°碛坝引起的水位壅高流速增幅和分流比变化均较小 ,对占碛子浅滩影响较小;5°碛坝对主槽分流比和航道通航水深及流速的优化更加明显,通航效果更优;10°碛坝对主槽通航条件的改善明显,对流场改变较大,引起了明显的河势演变。为长江上游复杂通航河段航道整治工程的设计和研究提供参考。     

潍坊港潮流分析及航道回淤预测

潍坊港处于莱州湾的中部，岸滩水深较浅且变化平缓，泥沙运动较为活跃，泥沙淤积对航道的运营维护影响较大。通过建立潮流模型和泥沙输移数学模型进行计算，所得结果与现有的实测数据进行对比验证；再进一步模拟航道的冲淤情况，预测航道回淤分布规律以及航道沿程的淤强分布情况。结果表明，潮流模型和泥沙输移模型计算结果与实测数据吻合度均较高，预测航道年淤积量约为391.3万m3。     

走航式近底流沙含沙量观测方法研究

近底流沙是航道泥沙淤积的主要来源之一。针对已有观测方法的局限性,需研究一种可行的新的观测方法来进行航道近底流沙含沙量的观测。本文通过利用密度计和双频回声仪测取底流沙的密度分层,并测定不同密度分层的密度值,然后建立起含沙量与相应的密度层的密度值对应或函数关系,从而获得近底流沙含沙量的观测方法,并通过实例对方法的原理、测验过程及误差进行了验证。     

巢湖风浪特征及泥沙运动对口门航道淤积的影响*

针对引江济淮工程巢湖口门航道的整治工程问题,通过MIKE3软件建立巢湖波浪泥沙三维数值模型,结合巢湖湖流、波浪及泥沙的现场观测资料,对巢湖风浪特征及泥沙运动对口门航道淤积的影响进行研究。着重分析巢湖湖区的风浪特性及白石天河口门与马尾河航道风速与波高的响应关系、有效波高与底部剪切应力的响应关系,并探讨与分析波浪湖流作用下巢湖泥沙输移对湖区口门航道的影响。结果表明,巢湖波浪特性与其风况条件密切相关,其近岸泥沙主要以“波浪掀沙、水流输沙”的形式运动,将对巢湖口门航道的淤积产生直接影响。     

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。     

椭球膨胀法在建立航道工程独立坐标系中的应用

针对长距离大型航道工程由于测区跨度广、平均海拔高、高差起伏大等特点导致测区投影变形过大的问题,以某航道整治工程作为研究对象,从椭球长半轴变化量、基准点大地坐标变化量、测区端点高斯投影坐标变化量和长度投影变形共4个方面对4种椭球膨胀方法的特点加以分析。结果表明,椭球膨胀法具有数学模型简单、计算方便,椭球参数变化量单一的特点,椭球膨胀法适合长距离航道工程施工独立坐标系的建立。     

三峡水库蓄水初期库区航道条件分析

三峡水库试验性蓄水后,长江干支流水利枢纽陆续投入运行,入库沙量大幅减少,导致库区航道条件变化与论证阶段成果有一定差异。基于2008年以来库区航道原型观测资料,分析常年回水区与变动回水区航道条件变化及其主要原因。结果表明,常年回水区局部河段的细沙淤积对主航道尺度侵蚀程度需要密切关注;变动回水区消落期部分河段卵石输移及暂时性淤积将引起航道航深不足,期间天然河道转化过程中形成的复杂流态将对通航条件产生不利影响。     

胶凝砂砾石坝在砂卵砾石深覆盖层基础上的应用

目前国内外工程实例的胶凝砂砾石坝均选用岩石基础作为建基面,在砂卵砾石覆盖层基础建设胶凝砂砾石坝尚未有先例。结合岷江犍为航电枢纽工程库区防洪堤工程实例,利用材料力学法和有限元法探讨在砂卵砾石深覆盖层基础上采用胶凝砂砾石坝。进行截面设计、稳定及应力分析、坝体构造设计及防渗设计等,并提出砂卵砾石深覆盖层基础上建设胶凝砂砾石坝的地基处理方案。     

温州浅滩围涂工程悬沙分布和输移沉积的遥感分析

应用遥感技术分析了瓯江口地区悬浮泥沙分布和输移特征,以及温州浅滩围涂工程实施后对航道的影响等。     

推移质泥沙输移研究回顾与展望*

阐述推移质运动的特点,讨论推移质运动在河床变形、沙波、弯道演变等方面的作用以及对工程的影响.此外,分别从3个时期论述国内外推移质榆移研究在理论分析、试验研究与河流原型观测两方面的发展历程及最新进展,并对不同理论的依据、研究方法及试验观测技术进行对比分析,并提出建议;认为研究视角的拓宽、研究方法及观测仪器的改进是深化推移质输移研究必须考虑的问题.     

九段沙北侧输沙对长江口深水航道的影响

为了研究南汇边滩促淤圈围工程对长江口九段沙滩面输沙和南导堤越堤水沙运动带来的影响,在长江口整体潮 流河工模型上,采用定床输沙物理模型试验方法,研究了九段沙沿程滩面泥沙起动后的跨槽越堤输移,根据底沙在北槽的 分布分析了促淤圈围工程对北槽航道的影响。研究表明：无论有无圈围工程,九段沙的底沙均能够越堤进入长江口深水航 道,但促淤工程使九段沙头部进入北槽航道的泥沙略有减少,九段沙中部进入北槽航道的泥沙略有增加。     

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。     

基于北斗卫星通讯的潮流潮位一体化观测及实时传输技术集成与实现

北斗卫星通讯和水下声学通讯技术的发展,使潮流潮位一体化观测及数据实时传输成为可能。本文以北斗卫星通讯和水下声学通讯作为主要数据传输手段,研究了潮流潮位一体化观测集成技术的基本思路,探讨了集成相关的关键问题,同时结合实例对数据进行了测试分析,分析结果表明:(1)以浮标为载体进行潮流观测是可行的;(2)北斗卫星通讯和声学通讯作为基本数据传输方式是可靠的,一体化观测及数据实时传输是可行的。     

滨州港海域沉积物特性分析

依据2008年1月、2006年3月和7月的黄骅港、滨州港海区沉积物取样资料,对海床泥沙中值粒径、细颗粒泥沙含量、分选程度等平面分布特征进行了分析,并与黄骅港海域的泥沙底质进行了比较,结果表明滨州港的兴建阻挡了港岛以南床面泥沙的北移,部分遏制了泥沙来源,同时滨州港外航道成为从南到北泥沙输移的沉沙池,对减少黄骅港外航道泥沙淤积有利。