长江铜锣峡河段炸礁整治数学模型计算及验证

采用平面二维数学模型对铜锣峡炸礁方案进行论证研究。模型对铜锣峡河段的实测水面线和流速分布进行验证,计算结果与天然实测资料较为一致,可正确模拟实际河道的水流运动。方案实施后,铜锣峡河段在设计水位及设计水位以上2 m时航道通航水流条件变化不明显,断面平均水位降低幅度较小,断面平均流速和比降无明显变化,炸礁区域设计水深足够;且铜锣峡河段流态尚好,航槽内左侧流向较方案前更加顺直,流速总体不大。总体来说,炸礁方案实施后航道通航条件较好,炸礁方案可行。     

西江界首至都城河段航道整治技术研究

西江界首至都城河段水沙条件复杂,浅滩相连,礁石密布。随着航道等级的提升,部分滩段因水深不足而出浅碍航,或由于航槽内或航槽两侧分布有礁石,对船舶航行造成安全隐患。根据碍航特点,提出了疏浚、炸礁为主,筑坝为辅的整治原则,并针对不同滩段具体情况,提出了不同的整治方法。通过定动床物理模型试验,研究了不同方案工程前后沿程水位及航槽内流速变化。研究成果表明:推荐方案实施后,研究河段航槽稳定,航道水深满足设计水深要求。     

大藤峡水利枢纽施工期通航水流条件优化布置

大藤峡水利工程施工量大、建设周期长,必须采取措施保障枢纽施工期航道通行安全。针对一期施工导流围堰布置方案建立物理模型,研究该工程措施下明渠通航水流条件及可能造成安全隐患的因素。结果表明：纵向围堰上游头部处挑流引起结构腰部产生缓流区,明渠水体顺流束窄,不利于施工期船舶通航。在削除主槽局部凸滩、头部增设临时导流墙后导流明渠内水流流态明显改善。最大通航流量条件下各测点流速值均小于5.00 m/s;在下泄流量小于1.20万m³/s时,各测点流速值均小于3.00 m/s,满足自航通行要求。导流明渠沿程水面比降较小,最大水面比降为-1.9‰。     

鸭绿江河口潮流泥沙数值模拟

在分析鸭绿江河口实测水文泥沙资料的基础上,采用MIKE21 FM模块建立了基于多重嵌套网格模式的河口潮流场和泥沙场数学模型,模型范围为上游丹东市的江桥至河口江海分界线以外6~7 m等深线附近,并对2个潮位站、15个流速流向和含沙量测站进行了验证,对现状条件下的河口水域流场和泥沙场进行了数值模拟与分析。研究结果表明:落潮流速一般大于涨潮,沿程变化上浪头港以下2 km附近及斗流浦航槽内平均流速较大,至河口段水面逐渐放宽,致使落潮水流流速有减小趋势;含沙量沿程呈递增趋势,最大含沙量出现在各分汊水道的上口,即斗流浦水域。     

岷江下游中枯水碍航浅急滩段航道整治方案*

山区冲积性河流滩槽明显,连续弯道间易形成中枯水期碍航的浅、急滩。针对此类滩段整治中简单疏浚可能引起水流归槽而恶化的问题,以岷江新开河滩段Ⅲ级航道工程为例,建立全长约10 km的河工定床模型,对研究河段的河床演变规律与碍航特征、工程前水流特性和航道整治设计方案及优化措施的效果等进行分析,归纳总结出中枯水碍航浅急滩的整治思路和方案。结果表明,方案实施后航道纵向流速在3.5 m/s以下、水面比降小于2.45‰,满足航道治理要求。     

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。     

岷江新开河滩群航道整治方案研究

分析了岷江新开河滩群的碍航特性,该滩群兼具浅、急、弯、险的碍航特点。根据三种设计思路,采用物理模型试验,对设计方案存在的碍航问题进行研究、提出优化方案并比选确定推荐方案。试验结果表明:推荐方案利用弯道水流特性,航槽置于滩沿附近,走凸岸缓流,凹岸断面扩大使主流偏离航槽,利用边滩中部漏浩提前分流,减小航道流速,设置顺坝以平顺流路和护岸,并沿程切咀以平顺流态。方案实施后,航道尺度达到建设标准,航道条件明显改善,可为类似滩险整治提供参考。     

碍航礁石河段最低通航水位和整治效果分析

为解决三峡库尾河段内危害大型船队安全航行的礁石碍航河段,提高三峡水库的航运效益,把重庆九龙坡以下的三峡库区河段规划为3.5 m×150 m×1 000 m的航道尺度。在三峡水库新的蓄水条件下,对拟实施的长江三峡水库变动回水区碍航礁石炸除工程河段进行设计最低通航水位校核,采用长河段一维水流数学模型研究整体炸礁方案对最低通航水位的影响,并对炸礁方案实施后的整体效果进行校核。炸礁方案实施后,除王家滩因忠水碛碛翅淤积外,最低通航水位下炸礁河段航道尺度基本能够达到规划的标准;断面水力指标组合均满足3 000吨级船舶自航上滩的临界条件。     

长江下游黑沙洲南水道河床演变及碍航特性

依据河道实测水文、地形资料对长江下游黑沙洲水道河床演变和碍航特性进行深入分析,初步提出该河段的航道整治思路。分析表明:大水年尤其是特大洪水年,河床冲淤变化相对较大,南水道过渡段左槽冲刷、右槽中下段淤积现象明显。主要原因是洪水期南水道过渡段漫滩水流增强,左槽分流沿程增加、右槽分流沿程减小,江中心滩束流作用有限,处于缓流区的右槽下段输沙能力不足,汛后冲刷不充分。航道整治的基本思路为稳定相对有利的滩槽格局,拦截漫滩水流、限制左槽的进一步冲刷发展、增强南水道右槽水流的冲刷能力。     

枢纽下游泄水波传递及对船队航行影响研究

根据已建枢纽非均匀下泄水流的调度和实测资料,采用二维水流数学模型研究模式,结合水流对船舶的阻力计算,研究了泄水渡传递运动规律和对上行船舶的阻滞作用.研究表明:泄水波波锋处产生的附加水面比降和流速与泄水波产生前水面比降和流量以及枢纽下泄流量方式有关,泄水渡传递速度呈沿程递减、波峰逐渐坦化规律.通过对碍航河段采取工程措施减小水流流速以及减小枢纽泄流变化幅度、延长流量增加的调度时间等方法,可减小泄水波尺度,削弱水流对行船的阻滞作用,有效改善船舶上滩条件.     

城陵矶枯水位下降对洞庭湖区湘江尾闾航道的影响

三峡水库蓄水运行后,由于出库水沙条件的变化,引起坝下长距离的河床冲刷和水位下降。根据有关预测,水库运行20~50 a后,城陵矶枯水位将下降1~2 m。运用水动力学模型,计算城陵矶枯水位下降对洞庭湖区湘江尾闾航道的影响。计算结果表明:城陵矶枯水位下降1~2 m时,湖区航道水面比降加大,自湘江洞庭湖出口航道至湘江湖区航道营田滩处约80 km范围的沿程水位下降、航道水深减小,大部分已整治的滩险水深难以达到Ⅱ级航道标准,航道条件恶化。     

Delft 3D在某航道整治工程中的应用

某航道设计为限制性Ⅳ级航道,其甘家拐段为皖苏界河,右侧主汊道进入江苏。该段河道左右岸边滩较为发育,弯曲半径不足200m,为满足设计航道标准,首先采取裁弯切滩并内侧加宽方案达到船舶通航需求;其次,采用AutoBank软件计算切滩后堤防稳定性;最后,采用荷兰Delft水利机构的Delft 3D模型,对甘家拐等弯曲段、汇流段水流条件进行了初步数模分析。结果表明,裁弯切滩方案能满足堤防稳定及设计航道需求,但甘家拐段受地形限制,高水期横向流速仍大于0.3m/s,下阶段需对其流态进行物理实验研究,进一步完善整治措施。     

上海横沙新港建设对长江口滩槽水动力的影响

基于CJK3D-WEM模型,建立长江口横沙港区数学模型,研究横沙港区形成后周边水域的水动力变化。结果表明:横沙港区方案实施后,各汊道断面分流比变化较小;南港河段、北槽中上段涨落急流速均有不同程度增加,北槽下段涨、落急流速略有减小,南港—北槽航道的落潮优势流略有变化,仍表现为明显的落潮优势;北港沿程落急流速变化较小,涨急流速北港口外段增加,其余区段减小。方案的实施对长江口拦门沙地区的总体河势格局不会产生明显影响。     

长江中游鲤鱼山水道现状水流特性研究

长江中游鲤鱼山水道河床演变、碍航特性与该河段的水流特性直接相关。文章通过对长江中游鲤鱼山水道物理模型试验资料的分析,对该水道现状条件下各特征流量的水面比降、水流动力轴线的位置、断面平均流速、沿程流速分布等进行了深入研究。结果表明:河道边界条件决定了本水道的水流特征,河道放宽段不同水期断面平均流速变化特征决定了放宽段浅滩"洪淤枯冲"的演变特点;受上游半壁山节点挑流、河道展宽等因素影响,左槽内水流动力轴线在不同水期摆动频繁,将导致展宽段易于淤积出浅。     

不同分汊比下分汊河道水流规律试验研究

分汊河道作为一种常见的河型,其水流特性在河床演变和航道维护中具有重大意义.以分汊河道为研究对象,通过对天然滩体概化进行物理模型试验,得到分汊河道的水流规律.结果表明,滩体前后各出现低流速区,两汊流速分布具有不对称性,两汊断面最大流速交替出现,沿程流速变化与滩体高程走势一致,滩体最高处出现流速最大值(在完全淹没条件下);...     

长江上游东溪口水道新水沙条件下航槽维护措施*

长江上游干支流大型枢纽群的运行导致水沙条件发生较大变化,加之2017年以前的人为采砂活动,使得长江上游东溪口滩群河段航道发生较大程度的演变。左、右两汊分流、分沙比改变,使得形态较为顺直的左槽初步满足枯水期通航的可能。采用斗笠子—东溪口水道物理模型研究新条件下左槽的航道维护措施,通过枯水期至洪水期的8组流量作为控制条件,测量分析方案前后左右槽分流比、沿程水位、流速、流向及流态的变化,模拟船舶上下滩过程。结果表明,推荐维护方案实施后,对上游斗笠子急滩影响不大;各时期航槽内流向平顺,流速稳定在3 m/s以内,船舶通航条件良好,左槽通航水位可由现在的设计水位以上5 m降低至2 m。     

嘉陵江狗足湾滩整治研究

根据狗足湾滩河段的河型河势及碍航特点,通过模型试验提出了采取炸礁开槽、疏浚和筑坝相结合的整治方案,试验结果表明,经采取整治措施后,取得了良好的整治效果,该滩按试验推荐方案进行了整治,原型观测表明达到了预期的整治目的。     

长江三峡两坝间河段航道整治方案

三峡—葛洲坝两坝间河段是川江船舶航行最困难的航段之一,其通航能力已经成为制约长江干线航运发展的瓶颈,需对该河段碍航滩险进行合理整治。文中介绍了两坝间重点碍航滩段,并以长江三峡两坝间著名的洪水急流滩——喜滩为例,分析了该滩段的碍航特性及成因,提出了通过炸礁、填槽和筑坝等工程措施,以减缓上水航线的流速、比降,消除泡漩乱水,扩大通航水域的整治思路,以延长万吨级船队通航期,满足设计船舶通航要求,为长江干线两坝间航道系统建设提供参考。     

深圳机场跑道工程水域潮流泥沙数值模拟研究

为定量评估深圳机场第三跑道扩建工程建设方案对附近水域和地形的影响范围和影响程度,基于数值水流模型和泥沙输运模型对珠江口开展整体建模,并对工程局部进行精细分析计算。结果表明:水动力影响范围限于工程上、下游和西侧2 km范围。工程西侧水域流速有所增加,工程南、北两侧水域流速有所减小;工程方案实施后沿江高速沿程水域的水体含沙量会略有减小,因此工程外海堤西侧呈冲刷趋势,局部最大冲深0.63 m,平均冲刷0.15 m;除此以外,工程周边水体含沙量的变化幅度较小,工程区海域含沙量仍在0.05 kg/m3左右。     

SMS模型在滩险整治方案优化与比选中的应用

利用SMS(Surface—Water Modeling System)模型,采用六结点的三角形网格单元计算模拟了黄河银川段航运建设工程(北滩至临河乡滩河段)两个整治方案工程前后流场及水位的变化情况,从水深、流速、比降等方面分析比较各方案整治效果,为滩险整治方案的优化和比选提供强有力的技术支持。