水沙条件对护岸工程损毁影响的试验研究*

针对新水沙条件下航道整治建筑物损毁问题,以护岸工程为例,采用概化水槽试验,模拟研究不同水动力强度以及不同挟沙饱和度下护岸工程的冲淤特性。试验结果表明：随着断面平均流速与泥沙起动流速比值（U/Uc）的增大,护岸工程前沿冲刷呈指数形式增大;随着水流含沙量与水流挟沙力比值（S/S*）的增大,护岸工程前沿冲刷呈对数形式减小。当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,护岸前沿冲刷范围及冲刷深度均快速增大。因此,当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,应加强对整治建筑物周边水流流速年际和年内变化的监测。研究结果可为航道整治工程设计及航道整治建筑物维护工作提供技术支撑。     

长江口外高桥六期码头港池泥沙回淤分析

概述长江口外高桥六期码头工程河段的河势及水流泥沙条件,并对临近的外高桥一、二期港池泥沙回淤现状进行调查分析.通过吴淞口至横沙水道的平面二维潮流数学模型,分析工程实施对水流的影响.最后通过半经验公式结合数模结果对本期工程码头港池、调头区及引起的周边泥沙回淤进行预测估算,结果显示:工实施对码头上下游一定范围内水流有影响,其中码头桩基附近平均流速最大减少30%左右.外六期码头港池的年平均泥沙回淤强度为1.85～3.30 m/a,年回淤量约27.6万m3,调头区的年平均泥沙回淤强度为0.65～1.15 m/a,年回淤量约11万m3.     

松花江沙河子航道整治研究

本文分析了沙河子河段水流、泥沙特征、汉道兴衰变化与上下游河段的关系,指出了碍航主要原因.提出了整治原则.通过河工模型试验研究,提出了具体的治理措施.     

第十次河流泥沙国际学术讨论会将于2007年在莫斯科举办

经河流泥沙国际学术讨论会常设秘书处与俄罗斯莫斯科大学商定，第十次河流泥沙讨论会将于2007年8月1日-4日在莫斯科大学举办。现正进行论文征集，全文提交截止期为2006年9月30日。会议的中心议题包括：（1）流域产沙过程：自然与人类活动对其影响的研究、模拟及预报；（2）影响河流泥沙量变化的自然、技术因素；（3）河流演变研究和摸拟；（4）河口泥沙；（5）河流泥沙对环境的影响；（6）河流泥沙产生及输移的管理。     

结合工程实践谈航道淤沙治理技术

结合对丰城二期发电厂取水口淤沙项目治理的工程实践,对淤沙情况进行详细分析,发现近期取水口附近河床淤积明显,影响到取水口的正常运营,其主要原因为深泓摆动、流速减缓,泥沙落淤.最终制定了通过抛筑丁坝,采用块石抛筑石坝,用以导引水流、束水攻沙、冲深取水口处河槽的措施,三维水流泥沙数学模型计算证明了治理措施切实有效,最后提出了航道安全保证措施,并给出总结与建议.     

剑潭—横沥河段航道升级措施及模型试验

剑潭—横沥河段航道扩能工程河势弯曲、宽窄相间、滩多水浅、上下相连、输沙能力有限、人为采沙活动严重,工程整体性高且与河段联动效应强。根据滩险碍航特征和整体优化的原则,提出"疏浚为主、整疏结合、控制河势、稳定航槽"的整治原则,认为航槽应沿河道深泓布置,挖槽纵向采用变底坡设计,横向采用梯形断面或复式断面形式。应完善整治建筑物布置,适当束窄整治线宽度,并充分利用已有丁坝,新建丁坝和加长旧坝。开展定床物理模型试验与水流泥沙动床物理模型试验,分析改造后航道沿程水位、比降、流速的变化,明确航道泥沙的冲淤量,研究改造措施的合理性。结果表明,整治后航道沿程水位与比降下降,航道流速增加,年均淤积量为3.98万m3,改造措施合理可行。     

黄河多泥沙桥区河段航道整治技术

黄河银川段为典型的游荡性平原河流，河床质为细沙，易冲易淤。涉水设施易引起沙质河床泥沙运动规律改变、河床地形发生不可预测的冲淤演变，水流流态紊乱，不利于船舶通过桥区河段，碍航滩险增多，整治难度加大。通过河床演变分析，借助数值模拟技术分析各代表流量下多泥沙桥区河段的水流流态和夹角、涉水建筑阻水率等参数，研究桥区河段的航道整治技术，兼顾对行洪影响，固化航槽，寻求航道整治和行洪等的平衡。结果表明，该航道整治技术使航道整治、行洪与桥梁建设相结合，既可以满足航道通航条件，也可以满足行洪要求，有利于船舶通航和桥梁建设。     

港口岸线环境补偿人工沙滩工程理论与实践

依托港口岸线建设环境补偿人工沙滩工程是践行国家生态文明建设战略,实现港、城一体化发展的有益举措。针对人工沙滩建设中的理论和关键技术问题,通过自主研发,取得以下主要创新性成果:1)发展了沙、泥并存下沙滩动力地貌学基础理论;2)形成先进的数值、物理模拟技术;3)提出适用于各种复杂泥沙环境下的人工沙滩设计原则;4)研发了人工沙滩防侵蚀、防泥化的整治与养护措施。研究成果已成功应用于不同复杂泥沙环境下的实际沙滩工程中,实现了良好的经济、社会和生态环境效益,具有广阔的推广应用前景。     

椒江河口水沙特征分析和悬沙分布推算

基于椒江河口2009~2014年洪、枯季共5次全潮水文泥沙测验数据,分析了河口区的水沙特征,建立了河口区洪、枯季大潮期半潮平均涨落潮水沙关系,利用二维潮流泥沙数学模型结果对水沙关系推算的含沙量分布进行了验证。结果表明:椒江河口的水流从外海至口门逐渐增大,高浓度悬沙从口外向口门积聚,白沙至琅矶山一线以西海域的悬沙浓度较高;河口区含沙量分布与流场及水下地形呈良好的相关关系;结合潮流场数值模拟结果,拟合的水沙关系可较好地推算出河口区的悬沙浓度分布。     

河口悬沙浓度变化与多因子响应模式

从河口近岸悬沙浓度的影响因素入手,在收集现场实测资料的基础上,对悬沙浓度的变化规律进行分析。通过分析研究,建立了悬沙浓度变化与多因子响应高精度三维数值模型。以黄茅海水域1992年11月15日—19日实测水流、泥沙、风等资料为基础,对模型进行验证。结果表明:模型能较好地模拟河口水流泥沙运动,且计算稳定性好、精度较高。水流、泥沙运动验证成果基本能达到规范要求的精度。     

第十二届河流泥沙国际学术讨论会将于2013年9月在日本东京举行

据国际泥沙培训中心消息,第十二届河流泥沙国际学术讨论会将于2013年9月2日至5日在日本东京举行。会议主题为：流域可持续发展的综合泥沙管理——挑战与展望。议题包括：综合泥沙管理;侵蚀与产沙;输沙;河湖演变;局部冲刷;水库泥沙;河口海岸泥沙;泥沙的环境生态问题;模拟与测量技术;泥沙灾害;泥沙的社会、经济和政治问题。     

二维泥沙数学模型的改进——模型的建立

本文针对河道弯曲、狭长的特点,引进贴体坐标.将复杂的河道计算域转换成规则矩形域,使问题在规则域上求解.拟合坐标系下模型改进表现在以下两方面,一是引进紊动动能和紊动耗散率闭合雷诺方程,使模型能够回答整治工程局部水流结构,如回流现象,二是建立了一种新的悬沙输移模式,该泥沙模型能体现悬沙与床沙交换机理,既适用于水库上游淤积计算,也适用于水库下游冲刷计算.     

巢湖风浪特征及泥沙运动对口门航道淤积的影响*

针对引江济淮工程巢湖口门航道的整治工程问题,通过MIKE3软件建立巢湖波浪泥沙三维数值模型,结合巢湖湖流、波浪及泥沙的现场观测资料,对巢湖风浪特征及泥沙运动对口门航道淤积的影响进行研究。着重分析巢湖湖区的风浪特性及白石天河口门与马尾河航道风速与波高的响应关系、有效波高与底部剪切应力的响应关系,并探讨与分析波浪湖流作用下巢湖泥沙输移对湖区口门航道的影响。结果表明,巢湖波浪特性与其风况条件密切相关,其近岸泥沙主要以“波浪掀沙、水流输沙”的形式运动,将对巢湖口门航道的淤积产生直接影响。     

闽江口外沙地区河道演变分析

闽江口2.0万吨级入海航道在口外有2处拦门沙,即内沙与外沙。在以陆域来沙为主的河口中,该类型河口有一定的代表性。探讨以下两方面的问题:1)根据外沙的地形、水流、河型以及实测水文、泥沙等资料,对外沙的成因进行分析。结论是:弯道环流是外沙的主要成因。2)通过对1886—1986年河口实测地形图的分析,并结合外沙地区泥沙淤积过程的演绎,提出"水流具有自动转换阻力特性"的概念,初步从理论层面诠释了主流改道分汊的机理,并给出改道的条件。     

施工期悬沙扩散对电厂取水影响的数值模拟研究

以某电厂工程为背景,采用二维潮流、泥沙数学模型的研究手段,对施工期间由于围堤建设、基建挖泥等引起的悬浮泥沙扩散对高温堆取水的影响进行了模拟研究,计算了高温堆运行阶段取水口处的最大含沙量,预测了取水口附近的泥沙淤积厚度。研究结果表明:(1)施工期高温堆运行阶段,涨潮对取水口的影响要大于落潮;(2)高温堆取水口处悬沙含量最大在0.135 kg/m3,满足施工期间高温堆取水口处悬沙含量不大于0.2 kg/m3的要求,同时高温堆所在的北侧取水明渠内,泥沙每天淤积在0.2 mm至0.5 mm范围,这种量级的淤积对高温堆的取水以及整个北侧明渠的泥沙淤积影响是很小的,短期施工不会产生强淤影响高温堆取水安全。     

中子活化示踪沙技术在泥沙运动研究中的应用

根据我国海岸泥沙的元素含量情况,选取铱(Ir)作为信号元素,采用化学吸附标记的方法制作示踪沙,应用中子活化分析方法检测泥沙中信号元素的含量,依据信号元素的运动特征判断泥沙的运动规律.该方法克服了荧光沙技术和放射性示踪沙技术的缺点,并能真实地模拟天然泥沙的运动特性,先后在天津港、珠江口、黄骅港及长江口等应用,取得了很好的效果.     

岷江朱石滩航道整治工程方案计算与分析

朱石滩下游1.4 km拟建的岷江二桥其215 m主通航孔位于航道右侧,与新槽的衔接存在较大问题;目前老槽水深不足,不能通行大件运输船舶。首先建立平面二维水流泥沙数学模型,并由实测资料验证其相似性。数学模型计算的水面线、流速分布及河床冲淤等与原型实测资料基本吻合,验证精度符合规范的要求。在掌握河床演变、滩险成因和碍航情况的基础上对老槽、新槽方案进行比较分析,提出达到Ⅳ级航道标准,满足大件运输需要。结果表明:该数学模型可较好地模拟河段水流的运动及航槽泥沙的淤积过程,从整治效果看(通航水流条件、航槽稳定等),3个方案各有优劣,相对而言,老槽方案较好,更能满足航道通航条件要求。     

台州港黄礁港区悬沙输移规律研究

采用经过水沙验证的潮流泥沙数学模型,模拟了大港湾水域的水沙运动特点,计算了港池泥沙回淤量。模拟结果表明,港池泥沙来源主要为大港湾后方浅滩落潮流挟沙;港池口门处的防波堤对减轻港池泥沙回淤的效果并不显著,港池后方修建围堰可使港池回淤量减小2/3;围堰阻挡了浅滩泥沙进入港池的通道。同时大港湾形成的半封闭港池具有流弱、沙少、回淤较轻的特点,经过相应的工程措施可成为一个优良的港湾。     

葛洲坝水利枢纽航道泥沙淤积和清淤措施问题

长江是贯穿我国东西的水运大动脉,必须保证其畅通。葛洲坝建成后改变了天然河势,水位抬高、流速减缓。坝区左右航道中的泥沙淤积问题;南津关河段向家咀的回淤问题;库尾臭盐碛汛后的冲沙问题;扇子碛的滩唇发展问题;宜昌港的淤积问题以及长江集水区的水土流失问题等,这些都对长江航运带来不利的影响。为保证航运畅通,(1)大江航道必须与二期工程同时建成;(2)向家咀的整治中以冲沙管道方案较优;(3)臭盐渍走沙时要把坝前水位降低到63米;(4)巴东以上的主要溪沟应修建谷坊,把来石拦阻在沟内。(5)从长远来看,还要植树造林、绿化荒山、进行水土保持措施。     

长江口12.5m深水航道回淤变化及其影响因素

基于2010—2018年长江口12.5 m深水航道回淤、水文、泥沙、地形资料,对航道回淤变化及影响因素进行分析。结果表明：1)长江口12.5 m深水航道常态回淤量大,年际间存在波动,多年平均年常态回淤量约为6 500万m³,2012年后总体呈减小趋势,目前基本稳定在5 000万m³,年回淤强度约1.3 m/a; 2)回淤量与回淤强度具有明显的时空分布特征,即洪枯季分布不均、航道中段回淤集中;3)影响航道回淤时空分布的因素主要包括洪枯季泥沙来源和输沙强度、水沙盐结构和泥沙落淤条件、北槽中段水沙盐结构及滩槽泥沙交换能力等。对于北槽中段航道而言,主要受南导堤越堤泥沙影响较大。4)年际回淤变化总体呈减小趋势,其中南港—圆圆沙航道与滩槽高差的缩小和上游底沙输沙量的减少有关;北槽航道则是由于南坝田挡沙堤加高工程的实施有效改善了北槽内水沙环境,其实测减淤幅度为17.6%。