建闸河口闸下潮波变形数值模拟研究*

我国河口建闸之多,闸下河道淤积之严重,世界罕见。众多学者对建闸河口闸下淤积的机理进行了系统的分析和研究,认为潮波变形是造成闸下河道淤积的动力因素,闸下引河长度(河口到闸的距离)不同,潮波变形的特征也有所不同,淤积形态和特征也不相同。在潮波变形概化物理模型试验的基础上,建立了二维潮流数学模型,通过数值模拟计算,得出了不同引河长度时的潮波变形特征,为预测和分析不同闸址建闸所引起的淤积特性分析提供研究依据。     

不同引河长度下河口闸下淤积形态数值研究

闸下淤积是河口建闸的关键问题,直接关系到工程的成败。基于甬江及口外海域金塘水道实测水文泥沙资料,建立平面二维水沙数学模型,分析计算不同引河长度下的闸下淤积特点以及对北仑港区、镇海港区水沙运动和地形变化的影响。计算结果表明:在上游径流及外海来沙相同的条件下,闸址离河口越近,闸下河道因建闸引起的淤积量越小,但闸下淤积强度越高;建闸对北仑港区无显著影响,对镇海港区影响较大,当闸址位于镇海港区上游时,闸址距港区越近,淤积影响越显著。     

挡潮闸外迁对闸下水动力特征影响的概化模型研究

以苏北沿海的王港河口为原型,建立潮汐河口三维水动力概化数学模型,分别对挡潮闸迁移前、后的闸下水动力过程进行模拟。通过对比闸下潮位、流速及流向的特征变化,分析挡潮闸外迁的相关影响。结果表明:挡潮闸外迁后,闸下潮波变形现象减弱,涨、落潮历时趋于相近、不对称性减弱,有利于改善涨落潮流输沙不等现象;闸下水动力环境增强,平均流速增大,垂向各层流速的分布更加均匀,且表、底层流速比增大,有利于加强闸下冲刷、减轻淤积;闸门外迁对河口外的流速分布影响较小。上述结果可为类似的强潮流河口挡潮闸外迁论证以及外迁后的闸下淤积研究提供参考。     

里下河地区入海通道闸下淤积的原因及对策

里下河地区入海通道闸下淤积的主要原因是河口建闸后上游径流量减少、落潮历时延长、流速减弱、潮流量、潮波变形、潮汐水道变化和围垦不当等,闸下淤积影响了工程益的充分发挥。减淤措施有水力冲淤、机械清淤,防淤措施有工程措施和植物措施。应依据河口淤积特征,全面规划,综合治理。     

建闸河口闸下淤积问题研究综述*

挡潮闸作为河口治理的一项重要措施,在我国广泛采用。河口建闸在为河口地区的经济发展做出积极贡献的同时也带来了严重的闸下泥沙淤积问题,限制了河口资源的综合利用。介绍我国建闸河口闸下淤积情况,并阐述国内外学者针对闸下淤积问题进行的机理探讨和模拟研究。总结出影响闸下淤积形态的多个因素,包括潮流作用、闸下引河长度、河口泥沙的动力特性、闸下港道类型以及建闸位置等。提出以前的研究中存在的缺陷并针对性地建议今后的研究方向和研究途径。     

甬江河口建闸工程闸下淤积数学模型研究

闸下淤积是潮汐河口建闸的关键问题之一。针对甬江河口建闸工程,建立平面二维水沙数学模型,分析计算河道淤积现状、不同建闸方案工程后的淤积情况以及建闸工程对北仑港区、镇海港区水沙运动和地形变化的影响。计算结果表明,河道目前处于淤积状态,沙源主要来自外海。工程实施后,闸上因受闸保护河道基本无淤积,而闸下淤积影响较大。从整个河道看,闸址越靠近河口,受保护的上游河道面积越大,由闸下淤积带来的河道总体泥沙淤积增量越小,甚至小于目前的河道淤积量。闸下淤积对镇海港区影响较大,对北仑港区影响较小。     

拦河闸坝运行调度下水流运动特征研究

基于晋江下游潮汐河工模型,根据晋江河口拦河闸坝运行目的以及晋江下游河道潮汐特征,概化了3种典型的运行方式.与上游不同流量进行组合,进行了不同运行方式下对比试验,观测分析了建闸后不同运行方式下潮位、流场的变化特征以及对河床变化形成的影响.并综合研究成果,提出合理的调度运行方式和改善措施.     

漳卫新河河口数学模型及治理方案研究

建立了河口一、二维耦合水沙有限元模型,计算格式具有耗散小和精度高的优点。利用该模型计算了漳卫新河河口及河道水沙动力场,各站潮位、流速和含沙量过程计算与实测基本一致。经清淤、建闸和建导堤方案河道淤积量比较,推荐漳卫新河河口治理方案为导堤方案。     

河口建闸对河道河口及近岸海域水环境的影响研究

应用一维、二维水流、水质模型模拟一个典型河道在建闸前后河道、河口及近岸海域水环境状况。分析表明,河口建闸使河道内污染物平均浓度达到建闸前的1.0~3.5倍,使河口及近岸海域影响的水域面积最大值增加了将近7倍。     

船闸下引航道口门区回流特性及改善措施

根据船闸下引航道口门区水流特点,应用水槽数学模型,对不同引航道宽度、水流流速、水深等对下引航道口门区回流长度等特性的影响进行研究,得出船闸下引航道口门区回流长度的计算公式,并通过概化模型研究透空隔流堤对下引航道口门区水流条件的影响,结论可供船闸工程设计参考。     

潮流数值模拟中透空式防波堤处理方法研究

透空式防波堤利用上部结构的挡浪板实现挡浪消波,为港区提供良好的泊稳条件,桩基和挡浪板部分入水会改变建筑物局部水域的水动力特性。在有透空式防波堤的海域进行二维潮流数值模拟时,分别利用了等流量法和等效阻力法对挡浪板进行概化,将挡浪板对水流的阻碍作用等效为通过改变地形和当量糙率来模拟对水流的影响;研究分析了透空式防波堤概化处理后,挡浪板对周围水域的水动力特性的影响。结果表明两种方法均能模拟出挡浪板的阻水效果,其中等效阻力法物理概念清晰,模拟结果更符合实际规律。     

系泊状态下漂浮式潮流能电站水动力性能试验研究

本文以漂浮式潮流能电站系统为研究对象,针对其在系泊状态下是否搭载水轮机两种形式,对载体模型进行不同波浪参数下的运动特性试验.实验首先对载体在自由状态下的运动特性进行校核,当试验数据与理论计算数据吻合后,对载体在系泊状态下的运动响应特性进行试验研究.研究载体在不同搭载状态和不同波浪参数下的水动力响应,分析该潮流能电站载体在浪、流作用下的运动规律.     

瓯江口波流耦合作用下二维流场数值模拟研究

基于MIKE21 SW海浪模式,建立非结构网格下的瓯江口二维、双向波流耦合数学模型,对该海区波流共同存在下的二维流场进行了数值模拟,计算结果与实测数据吻合良好,且优于未耦合的结果,比较分析表明：考虑潮流作用大大改善了波高和周期的计算结果,使之更接近观测结果;波浪对潮位的影响较小,对流速的影响较大,其中落潮憩息时刻,波浪对流速的影响最大.     

潮间带风电场水动力数值模拟

为研究江苏省某地滨海潮间带风电场工程对所在海域波浪、潮流的影响,通过ADCIRC潮流模型和SWAN风浪模型模拟风、浪、流的耦合作用,建立滨海潮间带风电场的水动力数学模型,计算结果表明:该数学模型能较客观地反映当地水流和波浪场的基本情况,对在该区域建设滨海风电场具有重要的参考意义。     

粉砂淤泥质潮滩对于波浪作用的响应

以江苏中部沿海的开敞型粉砂淤泥质潮滩为原型,建立平面二维潮流、波浪、泥沙输运及地貌演变概化数学模型,研究了潮流、波浪作用下潮滩地貌演变机制,重点分析粉砂淤泥质潮滩对于波浪作用的响应。研究表明,在潮汐作用为主时,潮滩保持淤长的趋势,剖面形态保持双凸形;随着波浪作用的增强,床面冲刷作用增强,淤长型潮滩转变为侵蚀性潮滩,双凸形剖面逐步转变为凹形剖面;波浪方向还影响着潮滩剖面的演变。     

防波堤同步施工条件航道备淤深度预测

针对东营港某港区在防波堤建设和航道疏浚施工同步进行的共同作用下的备淤深度问题，建立工程海域的潮流泥沙数学模型，对该模型进行了波浪、潮流、泥沙及地形冲淤验证。在数学模型的基础上，将施工过程分解为若干节点分别建模计算，并结合施工结束至竣工验收的不同时间分期叠加统计。得到同步施工期间航道的回淤规律并预测备淤深度。该研究为航道工程的顺利实施提供技术支持，也为解决此类问题提供参考。     

Risk zone of wrack hitting marine structure simulated by 2D hydraulic model

The wrack or the ship out of control will drift with flow.One of the most important factors that drive the ship is flow current which moves circularly in tidal area.The wrack from same place always drifts in different ways if the start time is different.So,during the ship drifting period,the drift trace is also determined by both wave and wind forces.The drift direction is limited by water depth which must be deeper than ship draft. These marine structures that can not afford the hit of wrack or will destroy the wrack must be well considered when they are placed near harbor and waterway or other water area with ship running.The risk zone should be consulted according to tide and weather conditions to protect structures and ships in necessary.A method is presented here to simulate the risk zone by 2D numerical hydraulic model with tidal current,wave,wind and water depth considered.This model can be used to built early-warning and protect system for special marine structure.     

蓬莱海域的潮汐潮流特征分析

基于2007年10月的水文测验资料,分析了蓬莱海域沿岸东西两侧在不同潮波系统控制下的潮汐潮流变化特性.分析结果表明:蓬莱东岸属正规半日潮,蓬莱西岸属不正规半日混合潮,潮流的性质与潮汐不同,东、西两岸的潮流都为不正规半日混合潮流.潮波自北黄海经渤海口门以接近前进波的形态向渤海内传播.