晋江围海工程黏性原状土冲刷率试验研究

通过物理模型试验,对福建晋江围海工程的6组粉沙、8组细沙、7组中粗沙原状土样进行冲刷率试验。根据实测的冲刷率和床面切应力来分析原状泥沙的冲刷率表达式。考虑中值粒径对冲刷率表达式的影响,分别得出了粉沙、细沙、中粗沙的冲刷率表达式中的能量指数和冲刷系数。结果表明:粉沙、细沙、中粗沙的冲刷率分别与相对剩余切应力的0.5次方、1次方、1.25次方成正比,且随着粒径的增大,冲刷系数逐渐减小,中粗沙的冲刷系数仅为粉沙的十分之一。此外,粒径较小的粉沙和细沙的冲刷系数有随土样黏性颗粒含量的增加而成非线性减小的趋势,黏性颗粒含量较小的中粗沙的冲刷系数则随着黏性颗粒含量的增加无明显关系。     

长江口航道黏性原状土冲刷特性试验

通过封闭有压矩形管槽的物理模型试验,对长江口航道底质淤泥质粉沙原状土进行冲刷试验,分析原状土的起动和冲刷特性,以及土样深度对土样冲刷效应的影响。结果表明,冲刷前后的泥沙沉积密度相当,冲刷后的土样含沙量较小,沉积密度略小于冲刷前。土样的临界起动切应力随着临界起动流速增大而增大,两者满足指数关系且函数拟合性较好。随着土样深度的增加,土样的冲刷率和冲刷系数均减小,这表明位于长江口航道的底质泥沙随着深度呈现不均匀的分布特征,深度越大的泥沙抗冲刷能力越强,深度越浅的泥沙颗粒组成越不稳定,容易被水流扰动冲刷。     

丁坝及淹没丁坝冲刷公式研究

针对整治建筑物冲刷问题,依托长江南京以下12.5 m深水航道治理一期工程,研究探讨了普遍冲刷和淹没丁坝冲刷的冲刷规律、主要影响因素、冲刷机理。基于河流动力学基础理论,分别推导了基于起动流速、起动切应力的冲刷深度半经验半理论公式,经非淹没丁坝冲刷实例和淹没丁坝冲刷数模成果验证和率定,效果良好,适用于非淹没丁坝和淹没丁坝冲刷深度计算,从冲刷计算原理看,同样适用于顺坝及护岸冲刷深度计算。对其中有关冲刷深度半经验半理论公式的主要研究成果进行了系统总结。     

近四十年来西江磨刀门水道河床特征研究

将西江磨刀门水道1962、1977、1999年航道图高程信息数字化,建立了磨刀门水道的DEM,为珠江三角洲网河其它河道建立DEM提供了借鉴。利用此模型研究了磨刀门水道河床近40多年的河床演变,研究表明:1962-1977年总体表现为淤积,淤积量20.33×10~6m~3,主要冲淤深度介于2~-2m之间;1999年较1977年河床处于冲刷状态,冲刷量26.17×10~6m~3,冲淤深度在4~-2m之间。1962~1999年磨刀门水道总体表现为冲刷状态,净冲刷量约5.76×10~6m~3,年均冲刷率0.16×10~6m~3/a,单位河长冲刷率约为0.13×10~6m~3/km,浅滩面积减少,河槽深槽范围扩大,水深增大,断面向窄深发展。上游水沙来量变化、三角洲网河及河口区围垦和联围筑闸的影响及网河区大规模河床采砂是近四十年西江磨刀门水道河床演变的主要驱动因子。     

规则波作用下淤泥质泥沙起动试验研究

选取浙江舟山近岸淤泥质泥沙为研究对象,采用规则波对淤泥质泥沙的起动进行水槽试验研究。结果表明,淤泥质泥沙具有薄层轻微悬扬、表层个体剥离、泥团卷起悬扬3种典型的起动状态,同一水深下的泥沙起动波高随波周期的增大而递减。以泥团卷起悬扬状态作为判断淤泥质泥沙起动的标准,佐藤公式、窦国仁公式计算的起动波高均与本文试验值总体上接近,可将两家公式计算结果的平均值用于淤泥质泥沙起动波高的估算。泥团卷起悬扬状态下过程最大含沙量往往在0.8～2.0 kg/m~3,过程最大含沙量随临界切应力增大而呈现明显的指数递增关系。研究成果便于深入了解淤泥质海岸地区泥沙在波浪环境下的水力特性,同时可为海岸泥沙数模计算及工程分析的参数选取提供参考。     

LNG船泄漏事故液池扩展计算及不确定性分析

根据小孔射流、惯性-质量平衡扩展等理论搭建包括泄漏源强和液池半径扩展在内的LNG船泄漏液池扩展模型,分析影响液池扩展变化的重要参数及其不确定性,借助MATLAB编程计算这些不确定对预测结果的影响。研究结果表明:导致LNG船泄漏的事件不同,泄漏口的大小可能会有所不同(0~16 m~2不等),当泄漏口面积2m~2时,液池扩展对泄漏口大小的变化相当敏感;受泄漏口形状和流动状态等因素影响,流量系数取值范围较广(0.4~1.0),预测偏差可达2.5倍;因LNG-水搅合程度及沸腾形式不同,液池蒸发速率为0.042~0.25 kg/(m~2·s),预测的最大液池半径差别较大。     

圆环联锁型生态护岸结构稳定性试验研究

现有生态护岸以稳定性为主，考虑生态性较少。为改善岸坡的生态性，提出一种圆环联锁型生态护岸结构。为探究该生态护岸结构在建设初期(无植被时)的稳定性及防护效果，通过动床实验对比不同防护措施下岸坡的稳定性，并研究流速对护岸结构稳定性及防护效果的影响。研究结果表明：1)圆环联锁型生态护岸结构可有效减少岸坡冲刷面积和冲刷深度，增强岸坡稳定性；2)其失稳形式有2种，分别为因坡脚变形而下滑失稳和因岸坡淘刷而下陷失稳；3)其冲刷面积和最大冲刷深度随流速增大而增大，二者的增率随流速增加而减小。     

长江张家港老海坝段水动力及冲刷分析研究

老海坝位于浏海沙水道主流顶冲岸段,河岸稳定备受关注。文章在分析老海坝河段历史演变的基础上,利用一、二维耦合潮流数学模型,模拟计算不同水文条件及人类活动下老海坝河段的水动力特性,分析对河岸冲刷的影响。研究结果表明:(1)历史上老海坝是人工形成的节点,具有可冲性;(2)老海坝沿岸的水动力受自然条件和人类活动影响,自然条件下沿岸最大流速出现在大流量落潮条件下;(3)双涧沙工程实施后,近岸流速有减小的趋势,减小幅度在0.01~0.03 m/s;(4)老海坝近岸流速沿程增加,进口流速小,出口流速大,输沙不平衡,河床处于冲刷状态。随着河床的冲深,水沙条件将重新达到平衡。     

船用铝合金与复合材料用防火材料导热系数研究

[目的]随着铝合金和复合材料结构件规模化上舰,原有防火材料已无法满足新需求。鉴于此,研制的新型防火材料需获得合适的导热系数。[方法]以标准耐火试验样件为研究对象,建立防火材料导热系数的算法。首先,使用无限大平板非稳态传热模型,进行空间-时域离散,实现耐火分隔传热过程的计算。其次,建立火场传热模型,对材料表面传热系数和发射率2个参数进行近似处理,并验证该近似处理对背火面温度的计算结果不产生明显影响。最后,通过分析铝合金、复合材料与钢材的高温力学差异,确定防火材料背火面温度的限值。通过导热系数的迭代,计算防火材料背火面温度,得到满足要求的导热系数。以陶瓷棉为例计算背火面温度,并与前人试验结果对比。[结果]背火面温度的计算结果与试验结果相符,验证了所提算法的可靠性。利用此算法,得到该防火材料用于铝合金结构时,导热系数应不大于0.032 W·m~(-1)·K~(-1);用于复合材料结构时,应不大于0.020 W·m~(-1)·K~(-1)。[结论]得到的导热系数可以为铝合金和复合材料结构用新型防火材料研制提供参考。     

洋山港四期工程水域水沙环境及港区增深方案研究

依据洋山港区多年(2006~2016年)的水文泥沙、水深等资料,在深入地分析洋山港四期工程海域水沙环境基础上,采用数学模型的方法对四期港区增深方案进行了研究,结果显示:(1)洋山港区属非正规浅海半日潮型,平均潮差2.76 m,潮汐强度中等;四期港区水域,涨、落潮水流呈明显的往复流运动,涨潮平均流速为0.63 m/s,落潮平均流速为0.69 m/s;(2)四期港区水域含沙量季节变化与整个洋山海域是一致的,季节变化明显,冬、春季节含沙量较高,夏、秋季节含沙量较低,多年垂线平均含沙量约为1.4 kg/m~3;底质泥沙颗粒中值粒径一般在0.012~0.029 mm之间,平均为0.019 mm,主要为粘土质粉砂;(3)四期港区水域总体上呈现出冲刷的态势,长时间累计净冲刷强度接近2.0 m。目前的水动力和泥沙环境及地形冲淤特征对四期港区的开发处于有利状态;(4)四期港区工程建成后,潮流性质没有发生变化,泊位、港区和航道水域水流归槽明显,水流更加平顺;对洋山港海域各汊道潮量变化没有明显影响;7万t和12万t两个方案建设后,港池与航道总淤积量为500~600万m~3左右。