仿生水草垫在航道整治护滩工程中的应用

针对三峡水库蓄水后,来沙量大幅减少的实际情况,在长江中游荆江窑监河段新河口边滩护滩工程缓流区,开展了仿柔性植被水草垫促淤结构现场试验,取得了较好的工程效果。对水草垫促淤结构的设计思路、构件设计、促淤机理和施工工艺进行阐述,并对工程效果进行分析。该结构丰富了航道整治工程促淤结构形式。     

秦皇岛市莲花岛工程潮流泥沙数值模拟研究

文章采用波流共同作用下平面二维水沙数学模型,基于三角形网格剖分模式,针对秦皇岛市莲花岛人工岛工程开展潮流及泥沙数值模拟。研究结果表明:莲花岛外形轮廓近似呈椭圆状,长轴走向与岸夹角较小,与水流主流向夹角较小,且围垦面积有限,工程方案实施后未明显改变工程海域大范围主流态,仅人工岛及附近小区域发生一些改变。人工岛方案实施后,流速有增有减,但变化幅度较小,基本控制在0.10 m/s以内;海床冲淤变化影响范围也主要集中在人工岛附近区域,冲淤变化幅度多介于-1.5~+0.9 m,少部分区域冲刷幅度超过1.5 m,其中人工岛迎浪面大部分区域呈海床冲刷状态,人工岛内部水域呈淤积状态。     

可控式网箱结构促淤效果分析

三峡蓄水后荆江河段河道普遍冲刷、航道整治护滩工程的促淤效果有待提高。采用多种网片等间距构建形式，提出了一种新型可控式网箱透水促淤结构。通过水槽试验，研究不同流速、不同水深以及不同布置形式下的可控式网箱结构的减速、促淤效果。该结构有效改善了工程区域水流条件，在较大的空间内降低流速，实现促淤固滩的目的。     

长江老海坝段近期河道演变及其影响因素分析

近年来受三峡蓄水及河道整治工程影响,长江下游部分河道边界及水沙条件发生了显著变化,特别是老海坝河段年内冲淤演变剧烈,对河道防洪、航运及岸线利用产生影响。本文采用近15年的地形实测资料,探讨老海坝险工段河床演变特征,并对其影响因素开展研究。结果表明：1)老海坝河段平面变化较小,南岸附近-10、-30 m等深线基本稳定,-50 m深槽范围有所扩大;2)河道横断面形态横向变化小,纵向变化大,呈现向窄深方向发展的趋势;3)老海坝抛石护岸工程的实施,改变不同等深线区间内河床的冲淤变化幅度,加剧了深槽冲淤幅度,其中岸坡附近冲淤变化相对较小,深槽冲淤幅度较大,九龙港—十一圩港段冲淤演变最为剧烈;4)老海坝段-30 m以下深槽冲淤量与上游大通站造床流量呈负相关,同时受河道地质边界条件影响,在弯道水流离心力作用下,河床仍将长期处于被冲刷状态。研究成果可为河势急剧变化区的河道演变及岸坡防护提供参考依据。     

单个透水框架的三维数值模拟研究

透水框架因其具有较好的防冲促淤功能,在航道整治中得到了广泛的应用。主要对单个四面六边体透水框架和双工字型透水框架进行三维水流数值模拟,揭示其防冲促淤机理,并对两者之间的差别进行对比分析。结果表明:透水框架通过改变水流的大小和方向及加速水流能量的消耗来促进泥沙的淤积,相对于四面六边体透水框架,双工字型透水框架具有更好的防冲促淤能力。     

主动式钩连体防冲促淤效果研究

主动式钩连体作为一种新型的消能护滩结构,在长江深水航道一期工程中进行了首次应用。通过动床、清水冲刷试验,对主动式钩连体的防冲促淤特性进行研究,并分析工程实施前后的观测数据。试验和观测结果表明,该结构守护范围内泥沙淤积明显,并对其周边有一定的掩护作用。     

流线型近岸人工岛建设对水动力环境的影响研究

本文以某流线型近岸人工岛为研究对象,通过二维数值模拟的手段,计算并分析人工岛建设对潮流场的影响范围及大小,并利用公式计算的方法,推求人工岛建设后地形冲淤变化。结果表明:流线型人工岛建设对潮流场的影响范围有限,流速最大变幅约0.2m/s,岛体东西两侧300m范围内局部淤积幅度为0.2~0.3m/a。     

仿生型柔性促淤护滩结构在汉江河口段航道整治工程中的试验研究

针对刚性结构存在限制其适应局部冲刷变形的不足,进行柔性促淤结构的研究,并提出一种仿生型柔性促淤护滩结构.采用动床水槽试验方法研究仿生型柔性促淤护滩结构在不同来流条件下、不同布置方式下的减速促淤效果,结果表明其效果良好.将研究成果运用于汉江河口段航道整治工程中,进一步检验研究成果.结果表明其该结构整体性较好,应用区工程效...     

仿生防冲刷系统在埕岛油田中的应用

埕岛油田地处黄河口滩海交界地带,大面积区域冲刷造成海底管线出现悬空安全隐患.海底仿生防冲刷保护系统基于海洋仿生学原理,通过仿生海草的粘滞阻尼作用,降低海流流速,促进泥沙淤积,其应用于埕岛油田海底管线悬空治理具有显著的促淤埋管效果.介绍了该系统的特点、防冲刷作用机理以及应用效果,为河流及海底管线的防护提供参考.     

长江万州至长寿河段泥沙淤积特性研究

三峡水库蓄水后,库区河段泥沙淤积较蓄水前发生了较大变化。对三峡库区实测资料及多年库区冲淤变化分析表明:三峡库区的淤积形态与河型有关——弯曲河段和分汊河段淤积较为严重,顺直河段淤积相对较少。对长江万州至长寿河段典型河型进行冲淤分析,为进一步研究提供参考。     

Experimental investigation on scour development and scour protection for offshore converter platform

Local scour around the offshore converter platform caused by current and wave will lead to the instability of foundation. A series of experiments are performed to investigate the scour development and scour protection of the offshore converter platform. The development and evolution characteristics of the local scour around the gravity based structure foundation under the actions of current flow and wave are analyzed. The results show that the edge scour mainly occurs at the lateral sides of the platform and the scour pits are symmetrical about the centerline of the platform in the streamwise flow direction. The scour depth around the gravity based structure increases with the increase of flow velocity. The inclination and collapse of the platform is observed at α = 90° and U₀ = 0.25 m/s. The sand ripples are observed around the gravity based structure under the wave action, and the scour depth increases with the increase of wave height and wave period. Based on the comparisons of different scour protection methods, the combined bionic grass-geotextile-riprap protection has the best scour protection efficiency for the offshore converter platform.     

河道水流冲刷对推移质运动形态影响试验研究

水流冲刷下的床面是推移质运动的场所，研究微观床面形态对推移质运动的影响，有利于探究床面上推移质运动的规律，对河道治理有较好的促进作用。经过系列水槽试验，选取具有代表性的视频，采用图像识别技术，对视频中运动的物体进行标记，分析推移质在床面运动的规律，探究水流冲刷对推移质运动形态的影响。结果表明：大颗粒在床面上的运动方向与水流方向形成一个小于30°的、路径较直的夹角；小颗粒在床面的运动受近底流速的影响，聚集体会对河床表面水流进行树枝型分流，导致小颗粒的运动方向时刻变化，与水流方向夹角范围在0°～90°，在2个聚集体之间加速较为明显；不同形态的聚集体的稳定性不同，且聚集体之间可相互转化。     

施工期强越浪作用下围区板桩墙预留龙口局部冲刷研究

龙口位置属于流速骤然增大区且流场复杂,准确预测冲刷形态对龙口结构设计和安全运行具有重要意义。依托海外某大型围海造陆港口工程,借助CFD软件,对施工期强越浪作用下不同结构龙口局部冲刷特点进行了三维数值计算,得到了龙口周围流场分布规律和局部冲刷形态,对冲刷防护提出了针对性建议。结果表明:龙口周围流场复杂但存在一定规律,其特点与龙口局部冲刷因素存在一定对应关系。龙口区域设置挡砂结构,其下方存在淘刷风险,易形成冲刷通道,发展到一定程度,将扰乱龙口后方原有流场,加剧龙口底部和后方的冲刷程度。     

鹦鹉洲大桥对航道整治工程的影响及解决措施

为研究解决鹦鹉洲大桥对航道整治工程的影响问题,通过整体模型与局部模型试验相结合的手段,对建桥前后桥区河段局部河床冲淤变化情况、局部防护范围及防护措施效果进行了研究。试验结果证明,桥墩局部冲刷会对航道整治工程的稳定性产生影响,因此必须研究并采取防护措施。通过防护方案的实施,大桥建设不会对航道整治工程效果造成明显不利影响。     

长江上游胡家滩航道整治数值模拟研究

长江上游胡家滩为弯曲展宽河段浅滩。探讨了胡家滩浅滩河段河床演变特征、碍航特性及滩险成因,提出了航道整治思路与方案。应用平面二维水流泥沙数学模型,采用2002—2011年的水沙序列资料,对方案整治效果进行分析。结果显示,整治后航槽流速增加且不会成为急滩,消落期航槽内泥沙冲刷加强,起冲时间提前,冲刷历时延长,航道尺度满足规划要求,航槽基本稳定,说明采用筑坝、疏浚与炸礁相结合的方法对胡家滩浅滩航道整治较为有效。     

具有向下渗漏特性的沙质渠道中串列桥墩绕流及冲刷特性试验研究（英文）

Experimental investigations have been carried out to study morpho-hydraulic characteristics such as scour geometry and turbulent flow properties around tandem piers in alluvial channels. Experiments were carried out in a plane sand bed with two circular piers of same diameter arranged in tandem manner under no seepage, 10% seepage and 20% seepage conditions. Downward seepage minimizes the scour depth around piers and restrains the development of scour depth with time. Strong reversal flow is found near the bed at upstream of piers and near free surface at downstream of piers where velocity and Reynolds shear stress are found to be negative which reduce in magnitude with downward seepage. The flow is more critical within the gap between two piers where velocity is lesser near free surface and gradually increasing towards bed. Quadrant analysis shows that contribution of each event to the total Reynolds shear stress increases with downward seepage. Sedimentation effect prevails within the scour hole whereas outside the scour hole erosive forces become more dominant. Reduced reversal flow at upstream of pier because of downward seepage results in decreasing higher order moments and turbulent kinetic energy. At downstream of piers, secondary currents are dominant due to wake vortices. Strouhal number decreases in case of seepage runs than no seepage condition.     

垂直淹没射流对黏性底床冲刷挖掘体积的试验研究

射流冲刷作为一种高效挖掘手段被广泛应用于深海工程领域。针对黏性底床条件下垂直淹没射流冲刷挖掘体积进行研究,利用注浆成型法制备冲刷坑的胚体并利用3 d扫描技术获取冲刷挖掘体积。通过开展室内试验探索了射流流速、射流靶距、冲刷时间以及泥样含水率与冲刷挖掘体积的关系:1)冲击射流挖掘体积随着射流靶距的增加而减小;2)冲击射流挖掘体积随着射流流速的增加而增加;3)冲击射流挖掘体积随着冲刷时间的增加而增加,但逐渐趋于平衡;4)随着泥样含水率的增加,冲击射流挖掘体积也显著增加。最后,利用54组试验数据和无量纲分析得到了冲击射流挖掘体积的经验公式,可为射流挖沟以及射流沉桩等海洋工程实践提供参考。     

长江中下游洲滩守护工程概化模型试验研究﹡

为了研究洲滩守护工程的护滩效果及工程实施后局部冲刷坑形态,以长江下游较为典型的洲滩守护工程为例,采用大比尺局部动床概化物理模型试验方法,对鱼骨型间隔式护滩带工程进行了试验研究。根据工程及试验具体情况,详细分析了该试验方法的可行性,并给出了鱼骨型护滩带方案的试验结果。结果表明,该试验方法不但能够较方便地比选不同平面布置的工程方案之间的护滩效果,同时可得到局部冲刷坑的形态参数,对工程设计有较好的指导意义。     

鱼雷发动机三组元比例控制器数值模拟

利用计算流体力学软件Pumplinx模拟鱼雷发动机中三组元比例控制器的内部流场,分析计算中不同压差情况下对比例控制器性能的影响,以及叶片与定子间间隙大小对于比例控制器性能的影响,同时对不同叶片数目下性能进行对比。计算结果表明:由于比例控制器为被动旋转马达结构,其转速和流量均随时间呈周期性脉动变化,随着工作压差增大,转速脉动幅度基本保持不变,而流量和扭矩脉动幅值增加;随着间隙增大,泄漏量增大,但流量、扭矩、转速脉动幅值大幅降低,出口流量较为平稳;叶片数目增多后比例控制器转速降低、排量降低。由计算结果推断出目前比例控制器的最优叶片数目为4。本文可为进一步研究比例控制器精度问题提供参考。     

潮汐河段桥墩局部冲刷深度的试验研究

随着公路延伸到潮汐河道和近海海港,在桥梁设计中需要对潮汐河段桥墩的局部冲刷深度进行分析。在动床模型试验中使用了典型的潮汐水流条件和3种代表性的模型沙。使用拍照和测量记录下冲刷坑的形态和深度变化过程,得到了潮汐河段桥墩的冲刷过程,将潮流冲刷的深度与恒定流的深度进行比较,得出不同条件下冲刷深度的折减系数为0.75~0.92,建议以涨落急最大流速代替恒定流流速作为计算的标准,试验结果还表明泥沙粒径小于0.15 mm条件下的公式计算结果与试验结果有差别,建议对公式进行修正。