三维数值模拟在斗湖堤水道护岸工程设计中的应用

在对斗湖堤水道河床演变特性进行深入分析的基础上,建立了三维水流数学模型,根据整治目标和治理思路,对该河段整治方案的效果进行了三维局部定床研究,主要是对工程局部水流流速流态进行计算,并对各流量级下水流强度及切应力的平面分布进行分析研究,给出了工程守护范围内冲刷强度的变化情况,研究成果为护岸工程设计及优化提供参考依据。     

长江下游武穴水道平面水沙二维数值模拟研究

利用数值模拟方法,针对武穴河段的水沙特性,进行了武穴河段的航道整治工程的平面二维水沙数学模型计算,对武穴段航道整治后计算河段内的冲淤量、流速分布、水流平面形态等提出了有价值的研究成果。     

二维水流数学模型在马家咀航道整治工程防洪评价中的应用

通过建立的基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,对马家咀航道整治一期工程建设前后的河道水流运动进行模拟计算。结果表明:工程建设前后工程河段水位变化较小,工程附近河段水流流态及水流流速分布无明显变化。研究建立的二维水流数学模型可准确模拟工程河段水流运动,能在防洪影响评价中对工程前后河道水流、水位变化变提供较为可靠的依据,具有实用价值。     

安庆河段航道整治工程数学模型的建立

为研究安庆河段航道整治工程对水流的调整效果,建立了覆盖安庆、太子矶和贵池3个连续的弯曲分汊型水道的平面二维水流数学模型,采用原型观测水文和地形资料对模型参数进行验证,模型计算的汊道分流比、水位和流速与实测值符合较好,表明所建立的模型能够反映安庆河段的水流运动及分布规律,可以进一步用于安庆河段航道整治工程的方案效果研究工作。     

澜沧江望江楼段航道整治设计及整治效果数值模拟分析

针对澜沧江望江楼段航道左岸有浅滩凸入河心,枯水期航深、航宽不足,通航条件较恶劣的情况,先梳理了工程河段相关建设条件,根据工程河段规划等级对航道整治方案进行了详细设计,提出对弯刀滩(1#)和郝村滩(2#)进行炸礁清滩处理。然后借助Aquaveo.SMS软件对整治水位工况下,工程河段整治前后进行了数值模拟。模拟结果显示,整治后,工程河段1#炸礁区回流问题显著改善,2#炸礁区过水断面增大,有效航宽显著增加,河段流速下降,整个河段水流结构分布更为平顺,水流流向与航道中心线夹角均值下降到11.5°,流态有所改善,整个河段均满足四级航道通航尺度,满足设计要求。     

黄河上游典型崩岸碍航河段航道整治

针对黄河上游河段堤防或护岸崩塌、后退导致河道放宽、航槽淤积问题,进行了崩岸碍航河段航道整治方案研究。采用二维水流数学模型,计算黄河黑峡滩河段崩岸前后航槽内水动力条件变化,并对不同航道整治方案进行分析。结果表明：1）优良河段因崩岸或采砂等因素导致河床形态突变前航槽内水流条件（流速、流态等）改变,可为航道整治方案实施后航槽内通航水流条件提供重要参考。2）根据工程实施后效果观测,利用整治工程适当调整中、枯水的河宽,使挖槽内流速大小接近崩岸前流速,对维持挖槽稳定十分有效。     

长江上游观音背滩航道整治方案

针对长江上游观音背河段暗碛浅区得不到有效冲刷而易出浅碍航的问题,提出了2种不同的整治方案,并采用数值模拟方法建立该河段的平面二维数学模型,对2种方案实施后的整治效果进行研究。结果表明,方案实施后浅区部位水深均在3.5 m以上,达到了预期整治目标。局部水流流态明显改善,设计流量下2种方案的最大流速增幅分别为0.798、0.995 m/s。方案2较方案1对河道边界条件影响更大,局部消滩判数超过临界值3.92,不利船舶通行,因此选择方案1作为推荐方案。研究结果可为该河段后续整治方案的确定提供支撑。     

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。     

长江中游界牌河段已建航道整治工程效果分析

界牌河段航道整治工程实施后,航道条件明显改善,如河段中、洪水河势得到了初步控制,航道尺度和流速、流态基本达到了设计标准。由于整治工程实施时机偏晚,工程实施后过渡段位置偏下、河道过宽,主流在鱼嘴前沿摆动空间较大,过渡段航槽不稳定,主支汊易位。在两汊转化的过程中,过渡段进口易出浅。同时,河道内螺山边滩未得到有效控制,在螺山边滩下移过程中,鱼嘴工程受强烈顶冲,其稳定受到威胁,同时鱼嘴部分功能发生了转化,由防守型变为具有一定挑流作用的整治建筑物。     

安康枢纽回水变动区航道整治数学模型研究

安康枢纽回水变动区河段的通航水流条件既受上游石泉枢纽日调节影响,又受下游安康枢纽水库调度的影响。河道水流既有山区河流滩险水流特性,又有库区河道水流特点。同时,该河段为连续急流弯道段,研究难度大。文中采用平面二维水流数学模型的技术手段,研究回水变动区河段滩险整治工程方案。针对天然河道边界复杂等特点,研究采用正交贴体网格。在此基础上建立了平面二维水流数学模型。采用有限体积法对平面二维水流控制方程进行了离散。对安康枢纽回水变动区天然情况下的水位、比降及水流流速等进行了验证计算及分析,验证结果表明,所采用的数学模型和计算方法能够准确模拟枢纽回水变动区的水流运动特性。根据河段的河道特性、河床演变特点及碍航特点,提出了航道整治原则。在上述整治原则的基础上,对安康枢纽回水变动区河段滩险整治方案效果进行了计算分析,并提出了能够达到设计航道尺度的整治工程方案。     

东江中游长河段浅滩群航道整治模型试验研究

为促进沿岸经济发展,东江中游开展航道扩能升级工程,拟从Ⅴ级航道提升至Ⅲ级。但该段浅滩密布,槽窄水浅,整治应考虑多滩联动效应,整治方式与单滩不同,整治难度较大。根据水文、地形资料,在分析各碍航沙质浅滩滩性的基础上,提出了以疏浚为主、整疏结合的整治原则和措施。通过模型试验,针对长河段开挖航槽导致的水流归槽、流速增大、流态恶化等问题提出开挖复式断面河槽的方案,并基于动床试验得到的挖槽回淤量分布,提出保持航道稳定的建议。试验结果表明整治效果良好,方案实施后全河段基本达到设计要求,为同类航道整治工程提供借鉴经验。     

三峡蓄水后皇华城河段航道演变规律研究*

根据三峡成库前后实测地形、水位、流速流向资料,并结合平面二维数学模型成果,分析了常年库区急弯分汊型河道皇华城河段三峡蓄水后水流结构及水流要素等特征值的变化及淤积对航道的影响,总结了皇华城河段的淤积规律,提出常年库区河段都将面临河型转化。     

山区弱支流河口段航道整治参数的确定方法

由于受干流的顶托影响,弱支流河口段水流、泥沙运动规律复杂,其整治参数已不能用天然河段的计算方法来确定,而经验方法也往往由于缺乏科学性而导致工程事倍功半.在总结赤水河口淤沙河段航道整治成功经验的基础上,探讨了山区弱支流河口段航道整治参数的确定方法.提出应根据干流顶托水位降落过程,分段采用浅滩由淤积转人冲刷、流速较大、冲刷...     

长江三峡库区炉子梁孤礁炸礁水深的确定及整治效果分析

以长江三峡库区炉子梁碍航孤礁为研究对象,通过解析解、数学模型和概化水槽模型试验等手段,论证了孤礁浅水效应下水面降落和船舶下沉量,并结合长江干线航道发展规划及船舶大型化发展趋势,确定最终的炸礁水深。工程实施后,航槽拓宽,航道维护及航行安全均得到了有效保障,取得良好的整治效果。     

淤泥质海岸开敞航道的回淤计算

分析了水流越过航道的变化,考虑了航道深度、宽度、水流与航道交角等因素对航道回淤的影响,提出了开敞航道回淤计算公式。计算结果与现场实测、数模和物模的结果很接近。     

淮河干流刘台子弯道水动力及河床变形数值模拟研究

为分析和评价刘台子弯道河段在不同整治方案下的工程效果,采用SIMHYD-2D平台构建二维泥沙数学模型对淮河干流临淮岗闸下—鲁台子河段2种整治方案进行水动力及河床变形数值模拟研究。结果表明:二维水沙数学模型能够很好地模拟河道的水力因子,也能合理地模拟自然条件下的冲淤分布,可以用于开展工程河段的冲淤演变预测分析;经过冲淤调整10 a后,在2种整治方案下,临鲁段河道主槽仍以冲刷为主,冲刷速度减缓,滩地仍以淤积为主,整体河道表现为冲刷;通过对比分析2种整治方案裁弯对上下游河道水沙运动及冲淤的影响、通航水流条件及新老河段未来冲淤情况,推荐方案2作为整治方案。     

长江三峡两坝间河段汛期通航试验研究

三峡大坝至葛洲坝两坝间38 km河段是连接三峡库区和葛洲坝下游航道的关键航道。两坝间航道穿行于高山峡谷之中,水流条件复杂,是三峡枢纽涉及的航道中较困难的一段,解决好两坝间的通航问题,是三峡枢纽通航的主要环节。因此,提高两坝间河段通航流量对延长通航期具有重要意义。采用增加推轮推力,改善推轮操纵性能和减驳减载等改进措施,可将两坝间河段的通航流量级由上水的20 000 m3/s,提高到45 000 m3/s。     

日调节非恒定流对筲箕背河段航道水流条件的影响

选取典型工况通过非恒定数学模型计算分析滩段水位、流量、流速、比降等因素变化特性,得到日调节对筲箕背河段水流条件的影响。结果显示,2种日调节工况下非恒定流传播至筲箕背河段水位变幅在1.01~1.37 m,非恒定流对下游航道水流条件和对研究河段内的控制河段及航道维护设施等产生一定的影响,并且日变幅4.5 m较日变幅3.0 m工况对航道水流条件等影响更大。分析结果为优化枢纽航运调度方案和航道维护措施提供支撑。