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。     

冀东南堡人工岛工程潮流泥沙数值模拟*

采用平面二维潮流、泥沙数学模型,结合三重嵌套网格模式,就冀东南堡人工岛附近海域的潮流及泥沙场进行模拟。人工岛工程前、后的潮流场变化表明:由于人工岛及引桥对水流的拦截作用,人工岛后沿及引桥两侧流速减小,人工岛前沿则随着过水断面束窄,流速有所增大。同时,在挖沙池附近,由于局部地形调整,水动力条件在不同位置变化情况稍有差异。此外,泥沙冲淤演变验证了水动力条件变化对泥沙输移的影响:在水流流速增大的区域发生冲刷,而在水流动力减弱的区域则发生淤积。     

天津港大沽口港区三维潮流数值模拟

建立三维潮流数学模型,采用潮位以及分层流速流向实测资料对模型进行验证,对天津港大沽口港区东、北防波堤延伸方案的潮流分布进行模拟研究。结果表明,港区附近表层与0.6h水深处流速大小较为接近,底层流速明显较小,各层的流向较为一致;港区现状口门布置条件下,口门附近流速和横流相对较大;口门东、北防波堤延伸工程实施后,口门航道附近水流流态明显改善,横流流速也进一步减小;从水流条件考虑,该延伸方案是合适的。     

黄骅港综合港区深水航道水动力数值模拟研究

采用数值模拟方法对黄骅港综合港区20万t级航道工程潮流动力进行研究,分析工程实施后最大流速、最大横流等,以掌握工程实施对周围海域的影响。研究结果表明:(1)方案的实施未改变大范围海域潮流运动规律,变化发生在工程附近海域;(2)综合港区深水航道内流速在-6 m口门附近出现最大值,为垂向平均0.86 m/s、表层0.92 m/s;整个航道内的流速值介于0.25~0.86 m/s之间(垂向平均);航道内最大横流位于航道向北转折段,另外-6 m口门附近横流也较大。     

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。     

江苏如东人工岛工程对周边海域水动力的影响

利用MIKE21软件水动力模块建立和验证了西太阳沙二维潮流数学模型,并将该模型应用到工程项目中,分析了工程前后水动力条件的变化。应用结果表明:人工岛方案实施后整体流场基本不变,即使出现流速、流向的变化也仅局限在人工岛周围的局部区域,对烂沙洋深槽流场不会产生影响。因此,在现状纵横岸线边界条件下,实施人工岛工程后,要维持工程附近的滩槽稳定,潮流优势是关键,所以在实施任何建港或围垦工程时都必须以维持现状水流特征和动力环境为前提,应尽量消除不稳定因素,以保证烂沙洋海域滩槽的稳定。     

弧线导航墙改善船闸引航道口门区水流状态试验

对弯曲河道船闸下游的引航道设计形式进行试验研究,提出引航道采用弧线型设计较之直线型设计能有效减小口门区横向流速、纵向流速,改善水流状态.并讨论了弧形导航墙张角的大小和弧度的大小对下游口门区水流状态的影响.     

秦皇岛市人工岛工程潮流数值模拟研究

建立基于三角形网格的二维潮流数学模型,对秦皇岛市旅游休闲人工岛工程开展了潮流数值模拟研究。所建模型反映了该海域往复流形式的运动特征,流向主轴与等深线基本平行。模型结果表明:(1)人工岛建设影响范围仅限于人工岛周围局部海域。山海关港区及航道、秦皇岛港区及航道分别处于人工岛东西两侧流速减小区域内,山海关港区与秦皇岛港区间近岸水域处于流速增大区域内。(2)人工岛位置对流场影响较小,流速变化基本控制在0.10 m/s以内。最大涨、落潮流速变化分别为0.09 m/s和0.06 m/s。(3)双鱼造型轮廓光滑,水道内平均流速控制在0.36 m/s以内,最大流速为0.68 m/s。     

构皮滩枢纽下游通航水流条件及改善措施

乌江构皮滩枢纽为乌江干流的控制性枢纽,对乌江航运影响巨大.该河段地形复杂,其通航建筑物下游引航道、口门区位于"S"形河道急弯左岸,受上游右岸突嘴挑流影响,加之口门区、连接段河道过流断面小,水流流速大.航道中心线与河槽深泓线夹角达到20°,设计方案下游口门区内横向流速和回流流速严重超标,水流条件不能满足通航要求.通过物理模型、船模对其碍航原因进行研究,提出采用分层透水导堤来解决引航道、口门区及连接段航道的碍航问题.     

灌河口水动力条件对口门整治工程响应分析

为研究灌河口各整治工程实施后对河口纳潮量、潮位、流速的影响并提出最优的灌河口整治方案,首先分析了灌河口的自然条件;然后构建二维水流数学模型,根据实测资料对模型进行验证;最后利用数学模型对各整治方案实施前后的水力特性变化进行分析。口门整治工程实施后结果表明:仅导堤工程的实施对河口纳潮量影响较大,应配合航道疏浚工程来缓解其带来的影响;导堤工程和航道工程同时实施后,双导堤内水流进一步归顺,流速有所增大,对维持航道水深较有利。     

赣江南支吉里枢纽通航水流条件试验研究及其优化措施

赣江南支吉里枢纽位于S形急弯河道，河势地形复杂，引航道口门区及连接段水流条件较差，依托1:100整体水工物理模型对其通航水流条件进行研究。结果表明：1）枢纽上游水流条件复杂，通过调整上游航线与主流交角至31.08°、整治滩地子堤高程至17 m、土堤退后30 m、合龙等工程措施，基本满足水流横向流速在0.3 m/s之内的要求。2）枢纽下游口门区及连接段可通过调整下游切滩角度至10°使得各项流速指标满足规范要求。     

导流墩改善船闸引航道口门区水流条件试验研究

对顺直河段船闸下游引航道口门区在无、有导流墩情况下的水流条件进行了概化试验研究,认为导流墩是削弱口门区回流、减小横向流速的有效工程措施。     

钱塘江中上游山区河流挖入式港池布置及进出港通航水流条件

钱塘江中上游山区河流岸线资源有限,为提高岸线利用率,拟布置挖入式港池。针对河道流量大、流速快、港池口门通航水流条件差等问题,通过物理模型及船模试验,对山区河流挖入式港池的布置和通航水流条件进行研究。结果表明,从通航角度考虑,港池轴线与水流方向的夹角宜尽可能小,港池内制动段最大回流流速不宜超过0. 40 ms,口门区内的最大回流流速不宜超过0. 50 ms,最大横向流速不宜超过0. 80 ms。     

宽浅河道低水头水电枢纽口门区通航水流条件研究

根据重力相似准则,采用比尺为1∶100的整体模型,进行某宽浅河道低水头水电枢纽口门区的通航安全性研究。采用ADV三维流速测量系统进行流速测量;采用标准矩形量水堰控制模型流量;采用差动式尾门调节模型水位。由于河道地形及枢纽布置的原因,上游口门区流速过大,下游口门区形成大范围回流。通过扩大河道过流面积,移除下游河道中心连续小岛,增加闸孔等措施,减小下泄水流流速,改善河道整体水流状态;通过加长导航墙,改变导航墙透水面积,优化口门区域地形等措施极大地改善了船闸上下游引航道及口门区通航水流条件,确保过闸船舶的安全。     

一字型防波堤口门通航水流条件的试验研究

对两防波堤一字型口门布置 ,根据不同的水深、流速、流向与口门宽度的变化和遥控自航船模的航行情况 ,得到相应的口门通航水流条件的研究成果。     

雅口枢纽上游隔流堤布置技术研究

合理确定隔流堤布置参数可以有效改善枢纽敞泄时的通航水流条件。以雅口航运枢纽为例,采用模型试验研究了船闸上游口门区水流条件与隔流堤堤身长度的关系,和堤头线型对其附近连接段通航水流条件的影响。结果表明:随着隔流堤长度的增加口门区最大横向流速先减小后增大,存在最优隔流堤长度以改善口门区通航水流条件;堤头采用等弦长但弧长不同的曲线线型时,堤头附近连接段通航水流条件随曲线弧长的减小逐渐转差,但相应的口门区通航水流条件逐渐转好。     

景洪升船机下游引航道口门区通航水流条件观测研究*

针对通航建筑物下游引航道口门区复杂流场的现场观测难题，发明了高精度的水流流速、流场测试方法，准确获得不同流量工况下景洪升船机下游引航道口门区的横向、纵向及回流流速，揭示带透水导墙的引航道口门区流场结构特征，为升船机船舶通航安全评价、航路航法优化等通航管理提供重要依据；并将原型观测与模型试验结果进行对比分析，针对通航水流条件模型试验及船舶通航安全评估提出建议，可为相关研究提供参考。     

超大型集装箱船进出受限港池口门通航条件分析

由于港池口门存在临时码头等限制条件,口门处通航宽度不满足超大型船舶进出港池的要求。拖轮拖带辅助作业可减少超大型船舶进出港池的安全隐患。通过船舶操纵模拟试验并对结果进行分析,得知港池口门外水流流速和风力对拖带船舶进出港池的航行轨迹影响较大。口门外水流流速不大于0.45 m/s、风力不大于6级时船舶可安全进出港池。理论分析与试验研究表明,在通航宽度计算结果不满足规范要求时,可采用拖轮拖带辅助作业并限定风、浪、流等边界条件的方式,达到船舶安全进出港池的目的。     

瓦村枢纽下游引航道通航水流条件试验研究

为保证船闸口门区有利于通航的良好水流条件,采用整体定床物理模型对瓦村枢纽船闸下引航道及口门区通航水流条件进行研究。试验结果表明:受电站下泄尾水扩散及尾水渠出口右岸边坡挑流的影响,下引航道口门区水流流态较差,纵横向流速明显超标,不满足船舶安全航行要求。探讨了延长导航墙长度、扩挖尾水出口右岸边坡、增设隔流墩等措施对水流条件的影响,经模型方案比选及优化,确定了下引航道布置推荐方案,较好地解决了口门区横流较大的问题,使下引航道及口门区的水流条件满足船舶安全通航要求。     

东江龙潭水电枢纽船闸整改工程通航水流条件及改善措施

针对龙潭水电站引航道区域不利水流影响船舶进出安全问题，为改善上、下游引航道及口门区的流速，进行了优化上、下游引航道导航墙延长方案的研究。建立龙潭水电站船闸整改物理模型，研究运行过程中的各个典型工况。得出结论：1）上游河道来流量大于1 100 m3/s、闸门全开泄洪时，上游引航道口门区水流条件仍不能满足规范要求。2）下游引航道将主导航墙由透水改为不透水后，引航道及口门区水流条件可满足规范要求的结果。