东营港区航道工程潮流物理模型试验研究

横流是东营港区港口航道建设中面临的关键技术问题之一。针对东营港区进出港航道工程不同防波挡沙堤布置下航道水流条件,采用潮流物理模型试验进行分析研究。结果表明:南、北防波堤形成后,口门航道处流速较大,从改善通航条件的角度出发,修建防波挡沙堤是必要的;防波挡沙潜堤保持相同的坡度,堤头分别修建至-12 m和-14 m时,口门航道水流流速逐步减小,口门横流也随之减小;随着防波挡沙堤堤顶高程增大,堤头挑流流速会有一定程度的增加;潜堤堤头建至-14 m等深线处、堤顶高程在-8 m左右是适宜的。     

舟山群岛海域潮波传播变形和不对称性探讨

舟山海域属于多岛屿海域,潮波受岛屿地形条件影响复杂。根据舟山海域4个潮位站2017年一个月实测逐时潮位以及7个临时测站的大潮、小潮短期逐时潮位资料,采用调和分析及偏度指标计算法,确定了舟山本岛至穿山半岛之间海域的分潮特征及潮汐不对称变化;通过分析浅水潮波方程中的各非线性项,确定了舟山海域浅水分潮产生的主要动力机制;评估了不同频率分潮组合产生的潮汐不对称性贡献值。研究表明,潮波方程中非线性摩擦项是舟山群岛海域浅水分潮变化和潮波变形的主要动力来源;明确了该海域潮汐以M_2和S_2天文半日潮主导,浅水分潮以M_4、MS_4分潮为主但潮幅较小,潮波传播过程中耗散潮波能量同时,潮能存在由低频分潮向高频分潮转移,呈现低频天文分潮潮幅沿程减小,高频浅水分潮潮幅增加;潮汐不对称性表现为涨潮占优,大潮期不对称性较小潮期明显,天文半日分潮M_2、S_2与浅水分潮MS_4、M_4组合是潮汐不对称性的最大贡献者。     

长洲枢纽一、二线船闸通过能力变化及航运潜能释放*

长洲水利枢纽过闸货运量已跃居世界天然航道首位。然而坝下枯水位持续降落引起一、二线船闸通航保证率大幅下降，制约枢纽的整体通过能力。基于实测水文资料和模型试验成果，分析一、二线船闸通过能力变化。结果表明：枢纽运行以来，水位降落引起一、二线船闸可通航船舶吨级总体呈下降趋势，原设计船型分别为2 000、1 000吨级，至2019年一、二线船闸在设计流量（外江1 090 m3/s）下仅能通过500、100吨级；贵梧3 000吨级航道整治工程实施后，西江运行中的国标船型和西江船型得以顺利过闸（一、二线船闸）所需的外江最小下泄流量分别为1 875、2 470 m3/s。优化上游库群联合调度提升枯季下泄流量，优化不同泄流条件下一、二线船闸的组合调度，深度释放船闸的利用率，是现状全面提升长洲枢纽整体通过能力的重要途径。     

深水航道整治中新型结构淹没丁坝与水流相互作用

大型混凝土齿形丁坝首次应用于深水航道整治工程中,其与水流相互作用的影响并不清晰。通过理论分析与数值模拟的方法对新型丁坝的壅水特性进行研究,并通过与其它坝型结构对比分析了新型丁坝对过坝水流的影响,进而通过阻挡流量的表征方法对新型丁坝的水流力计算方法进行探讨。研究发现新型丁坝壅水公式能够较为合理地预测其壅水值,且由于基床的存在,新型丁坝对过坝水流的影响较小,同时,通过阻挡流量表征的水流力计算公式形式更为简便。新型丁坝的引入对长江沿岸水沙及生态平衡起到保护作用,其研究成果可为新型丁坝的设计及应用提供科学的理论指导,也对其他新型结构设计具有借鉴价值。     

商合杭铁路芜湖长江大桥通航条件及水动力影响试验研究

当河道受到自然或人为因素影响而改变局部边界条件时,水流运动将会发生变化,并进一步引起河床的冲淤调整。桥梁兴建后在一定范围内会造成水动力条件改变,引起局部河床冲淤调整,对工程河段通航条件带来一定程度的影响。以商合杭铁路芜湖长江大桥的兴建为例,利用建立的物理模型,对桥址河段水流运动特性进行试验分析,模拟建桥后对工程河段水动力及通航条件的影响。结合试验对桥式方案进行优化,对方案通航条件的影响及适应性进行了分析,为桥梁设计提供参考。     

内河航道横流对船舶航行的影响

为了使船舶能安全通过航道内的横流区域,利用水槽进行遥控自航船模试验,提出了内河航道横流对船舶航行横漂速度、漂角、航迹带宽度和漂距影响的经验公式,分析了Ⅳ与Ⅴ级航道横向流速的限值范围。分析结果表明:横流对船舶航行的影响程度主要与对岸航速成反比,与横流的大小及区域长度成正比,与船型大小(航道等级)成反比,同时与驾驶员的航行经验和初始船位有关;在限制航路航行方式过程中,Ⅳ与Ⅴ级航道对岸航速为2、3、4m·s-1时,可克服的一个船长内横流限值为0.48、0.58、0.70m·s-1。     

钦州湾湾口填海对茅尾海水交换能力的影响

以溶解态的保守物质作为示踪剂,建立茅尾海水交换平面二维数学模型,采用开边界污染物浓度梯度与内侧一致假定考虑了边界污染物回归,计算分析了钦州湾湾口两侧大范围填海工程对茅尾海纳潮量和水体半交换周期的影响情况。研究表明：龙门海峡通道顺畅是维持茅尾海纳潮量的关键因素,湾口宽度保持9.4 km以上茅尾海内纳潮量和水体半交换周期基本不受湾口填海工程影响。     

弯曲分汊河段桥区通航水流条件及通航孔调整净宽分析*

建设于弯道、分汊的通航环境复杂河段的老旧桥梁在部分水情下海事安全风险较高。为研究调整通航孔对提高此类老旧桥梁通航安全性的作用,以赣江丰城公路大桥为例,建立全长14.7 km的二维水流数学模型,对下游龙头山航电枢纽运行前后洪、中、枯各级流量下河道水流特性、桥孔内和桥区通航水流条件进行计算与分析,并按照规范方法论证桥梁净宽尺度及其调整的可行性。研究成果可为类似弯曲分汊河段老旧桥梁通航环境改善提供借鉴。     

西江长洲枢纽库尾段采砂工程对航道通航水流条件的影响

西江航道桂平航运枢纽—长洲水利枢纽之间存在约34 km的水位未衔接段,而大藤峡水利枢纽建设选取的江口料场位于长洲枢纽库区回水末端和上游附近滩段。为研究库尾段采砂工程对上游通航水流条件的影响,须同步考虑上游来水和下游库区回水的变化,建立桂平三江口上游黔江河段16 km和桂平枢纽—长洲枢纽约156 km的长河段二维水流数学模型,分析采砂工程对航道通航水流条件的影响。结果表明,采砂工程实施后上游桂平航运枢纽引航道水位降落0.09 m,布岭沙弯道凸岸侧边滩挖除引起主流一定左偏。整体上,除设计流量外,库尾段采砂工程对航道水流条件影响较小。     

引江济淮工程派河口船闸通航水流条件及改善措施

派河口船闸是引江济淮派河口枢纽重要组成部分,位于派河入巢湖口门段,建设条件复杂。综合已有工程、河道边界和相关规划,提出了复线船闸平面布置初拟方案。采用定床河工模型试验的技术手段对船闸下游引航道与口门区通航水流条件开展了详尽研究,探明了节制闸泄洪时下游通航水域纵向和横向表面流速、流态特征,分析了通航水流条件不满足规范要求的原因,指出可通过岸线平顺、新开泄洪分流通道和控制临界安全泄洪流量等措施进行改善。优化后的方案可满足设计要求,为工程设计和今后运行管理提供技术支撑。