波浪、潮流共同作用下的推移质输沙计算

本文根据Engelund的推移质输沙模型,从理论上导出了波浪、潮流共同作用下的单宽推移质输沙函数基本表达式,通过国内外大量试验资料得出函数式中的系数关系式,并提出输沙及航道回淤的计算方法。     

基于CFD-DEM耦合方法的近床面水流泥沙运动模拟研究

基于CFD-DEM方法,采用流体计算软件Open FOAM、颗粒运动模拟软件LIGGGHTS及CFDEM耦合库,建立流体—颗粒运动耦合模型,并利用模型研究不同水动力条件下近床面流体与颗粒的运动规律。模拟结果表明,模型能较好模拟近床面水流紊动特性及雷诺应力分布,也能较准确刻画出颗粒未起动、推移质输沙及推移质和悬移质共同输沙的三种状态,计算得到的推移质单宽输沙率与实验结果及经验公式吻合较好。     

推移质输沙率的能量平衡模型

基于能量平衡观点,推移质泥沙输移所需能量来自水流的势能。由于密度差异和推移质所受到的重力作用和颗粒之间的碰撞和摩擦作用,推移质运动滞后于水流的运动,推移质所消耗的能量取决于水沙的相对运动。据该理论,推导出推移质输沙率关系式。选择无量纲参数确定有关参数的影响因素,采用试验资料对有关参数进行了率定。所建立的计算公式与试验资料符合较好,计算精度较高。     

淤泥质海岸波致液化及航道骤淤问题初步研究

研究波浪与淤泥海床相互作用导致的海床液化、体积冲刷和高浓度近底悬沙的层移输运问题。采用de Wit提出的液化判别条件及计算方法,结合连云港近岸波浪和淤泥力学特征,计算不同来波条件下淤泥质海床的液化深度;进一步考虑浑水中含沙量对流速的折减影响,计算液化层运移速度分布。计算结果表明,大浪条件下,淤泥质海床可能有较大的液化深度,但层移厚度不大。由于层移含沙量较高,在近底水流驱动下仍能形成较大的输沙率和一定规模的大风天航道骤淤。有关研究成果为海床稳定性分析和输沙计算提供了新的思路和方法。     

波浪和潮流共同作用下的输沙问题

基于紊流中的泥沙受紊动支撑才得以悬浮的基本认识,从能量平衡原理出发,导出了潮流、波浪以及波、流共同作用下的悬移质挟沙能力及输沙率公式.野外和室内资料验证表明了公式的合理性,进而表明了公式所依据的基本理论的普适性。     

河床变形计算方法的若干改进

根据泥沙交换原理 ,对河床变形计算方法进行了若干改进。改进的内容包括 :冲刷条件下悬移质扩散方程的修正 ;非均匀沙水流挟沙能力的确定 ;推移质有效输沙率的确定以及时间和空间计算步长的确定原则等。     

推移质输沙对航道淤积的影响分析

依据泥沙特性试验,建立了推移质输沙率计算公式,并在小清河海区进行了应用,由此分析了推移质输沙对航道淤积的影响.     

清水冲刷推移质输沙规律研究

根据恒定单一流量和恒定分级流量的清水冲刷水槽试验资料,采用相关分析方法对清水冲刷推移质输沙规律进行了分析研究.获得了有关变量的关系式,可用于预报推移质输沙率和输沙量在时间上和空间上的变化,也可用于预报推移质冲刷剖面在时间上的变化,计算结果与实测吻合良好.通过阶梯流量与恒定流量输沙规律的对比研究,分析认为推移质冲刷平衡剖...     

桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性试验研究

为分析桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性,采用整体定床物理模型开展了定床水流和定床输沙试验,观测各级流量下水流要素和输沙带分布。对比分析发现,随来流汇流比的不同,汇流区水动力条件复杂多变,但汇流区泥沙淤积体范围总是与主流带分布密切相关。推移质泥沙沿主流带输移,泥沙淤积体多见于输沙带边线处、流线转折较大处以及河床局部背水面下凹处。中枯水期因下泄水流流速较大,且沿程流速迅速降低,坝下推移质泥沙为短距离泥沙输移;洪水期因河段流速整体较大,为长距离泥沙输移。     

长周期波作用下强输沙率海岸岛式防波堤平面设计

针对长周期涌浪作用下强输沙率海岸的码头总平面设计问题,以贝宁湾某配套工作船码头项目为例,采用岛式防波堤方案。利用波浪数模试验、泥沙冲淤数模试验等方法验证岛堤平面设计的合理性,解决了平面布局问题。基于日本规范对船舶竖向位移进行初步计算,并利用水动力有限元分析方法对规范计算结果进行对比验证,解决了长周期波条件下的航道设计水深问题。结果表明：1）在长周期波、强输沙率条件下,波浪掩护决定口门朝向、岛堤轴线等布局条件;2）岛堤与破波线距离、进港航道水深是决定岛式防波堤平面位置的控制性因素,须合理论证和计算;3）日本规范计算方法较适用于长周期波条件下的航道水深设计,建议在类似工程中使用。     

波浪作用下沙波的运动速度和沙波床面的底沙输移

根据沙波床面底沙运动特点,引用二阶Stokes波浪理论,推导出波浪作用下沙波运行速度计算公式,并给出沙波床面上底沙输移的计算公式.公式计算结果与水槽试验结果吻合很好.     

北江清远至河口段推移质选沙研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远至河口河段推移质泥沙特性及运动特性,作了泥沙起动及输移的水槽试验。根据起动试验结果,得出了反映颗粒的隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。同时,实体模型试验采取选沙方案后,试验成果与实际相符合。     

河口海湾地区航道挖槽回淤的估算方法

本文在分析挖槽对流速影响的基础上,根据潮流和波浪的输沙机理,分别推求出潮流以及潮流和波浪联合作用下的淤泥质河床和沙质河床航道开挖后的回淤计算公式,经实测资料初步检验表明计算结果良好,可用于河口海湾地区航道的规划和设计。     

大风期黄骅港外航道的骤淤估算及防淤减淤措施探讨

黄骅港运用后,偏北大风引起外航道的泥沙淤积严重。根据2002年及2003年的实测数据,本文使用新近完善的风、浪、流共同作用下的输沙公式及已编制成的大风期航道回淤预报程序,进行回淤的验证和计算,计算表明:预报结果与实测比较相当符合。参考已有的文献资料,提出了用潜堤作为防淤减淤的措施。     

恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙研究

冲积河流的平衡状态指的是在足够长的时间内(以月计)进入某一河段的泥沙等于从该河段输出的泥沙。恒定流中,由于泥沙输移率随时间及空间变化,因此,泥沙的输移总是不平衡的。我们选用粒径为0.05～20.00mm的煤屑及天然沙。在长30m、宽0.5m的变坡水槽内进行了清水冲刷(恒定流)推移质不平衡输沙试验;建立了恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙方程;在修正Gessler,J.冲蚀物级配基础上,提出了推移质级配的计算公式;河床质级配方程采用CARICHAR混合层模塑;并将推移质输沙、级配方程及河床质级配方程应用于河床粗化数学模型,得到计算与水槽实测相一致的结果。     

计及船体剪力作用和弹性固支的槽型舱壁极限强度分析

本文在Paik等人提出的预测槽型舱壁单槽梁模型极限弯矩的基础上，根据弹塑性导出了考虑到轴向载荷影响的计算公式。然后在同时考虑甲板及双层底对槽型舱壁弹性固支条件下，提出了单槽梁在轴向压力与侧向分布载荷联合作用下的极限压强预测公式。通过将计算结果分别与模型试验的结果和有限元计算的结果进行比较，对公式进行了验证。最后还讨论了轴向压力和端部固支刚度对槽型舱壁极限强度的影响。     

湘江某河段动床模型设计的若干经验

航道整治河工模型试验,对水流和泥沙运动的相似性要求较严格,试验难度较大。我们在湘江某河段的试验研究中,对模型的比尺设计、床沙分布不一致的模拟、阻力模拟和加沙量的估算等都作了较全面的研究和处理,使问题得到较好地解决,获得了较满意的试验成果。     

波浪作用下沙纹床面形态及底摩阻系数研究

波浪作用形成的沙纹在近海区域普遍存在,准确预测沙纹床面形态并计算对应的底摩阻系数是研究近岸波浪变形、泥沙输运及岸滩演变的基础。利用国外公开发表的室内试验和现场观测数据对已有计算沙纹形态的典型公式进行分析评价。考虑床面形态与水流条件的互相适应,提出新的平衡状态下沙纹长度、高度及波陡计算公式;引入临界Shields参数判别函数来考虑底床泥沙运动状态对沙纹形态的影响;通过理论推导得到波浪摩阻系数计算公式,并利用沙纹形态计算公式改进粗糙高度的计算方法。结果表明,提出的沙纹形态计算公式能够较好地刻画不同底沙运动状态下沙纹床面几何特征,临界Shields参数对于沙纹形态的计算具有重要影响;新得到的沙纹长度和高度公式可以有效地应用于波浪摩阻系数计算。     

细颗粒泥沙运动及滩槽交换对航道回淤的影响

潮汐河口细颗粒泥沙为主的泥沙运动方式呈现出复杂的形态,其不同的运动形态对河口演变和航道回淤问题的研究十分重要。讨论在潮汐、波浪条件下,非黏性沙的层移运动和黏性细颗粒泥沙近底高浓度悬沙层的类推移运动,以及浮泥层的推移运动等泥沙运动形态的特点、发生条件和运移规律。针对长江口南槽水动力条件,利用前人水槽试验成果,估算了主槽水体含盐度高于浅滩时,航道两侧浅滩近底高浓度悬沙横向输移进槽的输沙量,得到与实际基本相符的结果。