和畅洲汊道限流潜堤施工顺序研究

和畅洲水道拟通过在北汊修建潜堤以改善南汊航道条件。拟建潜堤横跨河道深槽,水深流急导致深水区施工难度大。针对上游单条潜堤"先深后浅""先浅后深"以及"逐步抬高"3种不同施工顺序方案的推进过程,通过三维水动力数学模型,计算分析各方案在不同阶段施工河段水流结构的变化情况。结果表明,在不明显提高施工区尤其是深水区施工难度的前提下,逐步抬高方案对周围尤其是近岸水动力环境的不利影响最小,可作为推荐方案。成果可为施工抛石等工序的质量控制提供参考。     

和畅洲水道深水大流速潜堤施工顺序及实施效果

针对长江下游深水大流速条件下航道整治工程施工顺序安排的问题,采用数学模型和河床演变分析相结合的方法,探讨了和畅洲左汊限流潜堤施工顺序安排的原则及工程整治效果。结果表明:和畅洲限流潜堤实施后,左汊分流比减小9%,右汊冲刷发展,航道条件得到明显改善;流场和地形调整基本与预期相符,工程达到了左汊限流、右汊增深的工程整治目标。研究成果可为长江下游航道整治工程施工顺序研究提供参考和借鉴。     

深水大流速条件下和畅洲水道潜锁坝损毁特征分析

航道整治工程中常使用潜锁坝来调节汊道分流比,一般由坝体和护底余排两部分组成,由于潜锁坝横跨深水大流速的汊道,对水流的调整作用明显,易引起河床局部剧烈冲刷,河床变化反作用于建筑物结构,导致局部变形甚至损毁。本文选取和畅洲水道左汊的两座潜锁坝为典型案例,采用实测资料结合水流模拟分析的方法,研究了建筑物实施后的效果以及建筑物发生变形的部位和局部损毁情况,探讨局部损毁的特征和原因。结果表明：坝体基本完整,变形主要发生在护底的余排边缘,排体损毁部位与建筑物附近冲刷较为剧烈的位置相对应,损毁原因主要有洪水期河道深槽主流冲刷、坝体变坡区下游水流紊乱淘刷和特殊水文年长时间洪水作用加速排体损毁3个方面。     

潜堤传递波高系数研究

《防波堤与护岸设计规范》推荐的浅堤传递波高系数计算公式仅考虑了堤顶相对水深这一主要影响因素。本文基于MIKE21 SW建立波浪数值计算模型,针对浅堤传递波高系数的各影响因素展开研究,并对推荐公式在不同工况下的适用性进行分析。研究结果表明：堤顶相对水深和堤顶相对宽度是潜堤传递波高系数的主要影响因素;2≤B/H≤3且hc/H≤1.25时,推荐公式的适用性良好;B/H≤1、B/H≥4、2.0＞hc/H≥1.5时,须结合相关试验研究确定潜堤传递波高系数。     

潜堤及透浪式建筑物的波浪数值模拟研究

在工程设计中会遇到大范围潜堤及透浪式建筑物条件下的泊稳问题,物理模型试验受场地限制难以实施。尚无有效的解决实际工程问题的平面二维数值模拟方法。文章以某港为例,采用断面物理模型试验和数学模型试验相结合的方法,将断面物理模型试验实测的透射系数作为数学模型的输入条件,通过在数学模型中设置虚拟潜堤的方法有效模拟了潜堤的透射和反射。该方法为解决潜堤及透浪式建筑物的越浪与透浪问题,提出了一种有效的数、物模相结合的数值模拟方法,为港口总平面设计提供了科学的研究依据。     

潜堤透射系数经验公式的验证

开展潜堤数值模拟研究的关键问题在于潜堤透射系数的确定.根据断面物理模型试验测得的潜堤透射系数对国内外众多计算潜堤透射系数的经验公式进行验证,发现杨正己的经验公式计算结果与实测值吻合度较高,且略偏于安全,可作为潜堤数值模拟时估算波浪透射系数的一种辅助手段.     

潜堤掩护港域波浪传播数值模拟

采用基于Boussinesq方程的平面二维波浪数学模型,将潜堤作为动边界处理,对潜堤掩护港域的波浪传播变形进行数值模拟研究。首先,采用Ohyama等的潜堤试验数据,就数学模型对人工潜堤上波浪传播变形问题的适用性进行验证探讨;其次,针对某渔港外部潜堤防护工程,采用数学模型进行波浪场推算,分析潜堤的消浪过程,同时将模拟得出的波浪透射系数与国内外经验公式计算值进行对比,结果表明该数值模拟方法是有效的。     

三维水动力数值模拟系统的开发

利用面向对象的程序设计方法、数据库存储以及新一代的图形平台(WPF),以多种三维计算模型为基础,集成前处理、后处理子系统,开发实现了三维水动力数值模拟系统(Hydro Info)。该系统具有基础资料输入快速、建模过程自动化程度高、计算方法高效高精度、流场数据表现丰富以及辅助工具简单实用等特点。而且搭建了快速的三维图形系统,实现了欧拉以及拉格朗日两种方式呈现三维流场。在计算过程中能够分析实时计算结果,避免无效计算,提高了工作效率。以长江斗湖堤河段为例,对建模、计算及数据后处理各模块进行验证。     

非线性波与可渗潜堤的相互作用数值模拟

把波浪场与可渗潜堤内部的孔隙流场作为一个整体问题,从Navier-Stokes方程出发,采用k-ε模型来封闭雷诺方程,作为波浪场的控制方程,以Forchheimer方程作为孔隙流的控制方程,用VOF方法跟踪自由表面,应用施主与受主单元模型求解流体体积函数F的输运方程。以椭圆余弦波为入射波,数值模拟了椭圆余弦波在可渗潜堤前后的波面变化过程,并得到了潜堤内部孔隙流压力的变化结果。     

瓯江口航道二期治理潜堤工程三维潮流数值模拟

基于MIKE3技术平台,建立了瓯江口工程海域三维潮流数学模型.模型水平采用无结构的三角形网格系统,垂向采用(σ)坐标,较好地拟合了工程海域复杂的岛屿岸线和地形特征.采用现场实测水文资料,对瓯江口航道二期治理潜堤工程实施后的三维流场进行了模拟,并分析了工程实施后的影响.工程实施后,瓯江北口航道、沙头水道、小门水道、大门岛...     

烟台港芝罘湾港区北防波堤改建工程方案

针对烟台港芝罘湾港区现有北防波堤侵占三突堤南侧岸线问题,提出3个改建方案,采用数值模拟的方法,推算不同方案下港池内测点波高。计算结果表明,拆除现有防波堤后,即使规划三突堤建成,因缺少原北防波堤的掩护,对ENE和E向入射的波浪,整个港池码头前沿的波高明显增大;新建防波堤对港内水域有较好的掩护作用,港内测点波高分布情况总体上好于港区现状,其中以新建突堤式防波堤方案掩护效果更优。     

半圆体立式预制翻转在长江航道整治中的实践

长江南京以下12．5m深水航道整治一期工程,采用半圆体立式预制工艺,克服了常规卧式预制的弊端,但需在出运前转换成卧式以确保现场安装。通过半圆体偏心位置的确定、翻转工序等流程,实现了半圆体立式预制翻转工艺创新。     

BIM技术在航道建设中的作用

航道工程具有施工工期长、施工影响因素多等特点。在航道工程的设计、施工、维护的各个阶段,随着对精细化管理的需求日趋提高,传统的实施方法已不能满足工程的强度与精度要求。从航道工程和BIM的特性入手,探讨了BIM技术在航道工程设计、施工、维护等各阶段的应用。在保证设计合理性的前提下,可通过BIM模型完成设计意图的表达与传递,从而保证航道工程的施工质量,以及后续维护阶段航道整治建筑物安全、稳定地发挥其作用。     

长江南京以下12.5 m深水航道工程的技术难点与建设特点分析

为顺利推进国家重点水运工程"长江南京以下12. 5 m深水航道工程"的建设,需要分析工程的技术难点与建设特点,为工程航道整治设计与施工提供技术支撑。在工程河段的水沙运动特征及碍航特性分析的基础上,结合潮汐分汊河段复杂的自然环境与保护要求,剖析了工程设计面临的技术难点:潮汐分汊河段水沙运动和滩槽演变规律的进一步把握、航道整治参数的确定、通航汊道选择及洲滩控制工程布置、利益相关方相互制约,以及新型航道整治建筑物结构的研发等;分析了工程建设的主要特点:工程里程长、施工点多面广、工程量大、施工强度高带来的管理难度大,施工与通航的矛盾突出,水下恶劣条件下施工精度控制与质量检测难度大,生态环境保护要求高等。成果为工程建设的技术攻关和管理创新提供指导,可作为类似工程前期论证、立项管理的技术参考。     

深水大直径嵌岩钢管桩施工期风险分析

对施工期深水桩基作了基于位移的可靠度分析,采用蒙特卡洛有限元方法,计算得到桩基随地基基床系数、嵌岩深度、桩长、桩径、桩身弹性模量、桩身重度及桩顶水平荷载等参数变化的失效概率;结合可靠度计算的结果,采用模糊数学理论对桩基直接经济损失进行分析,计算得到桩基发生不同程度损失的概率,较全面系统地对施工期的深水桩基工程进行了风险分析。     

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。     

枢纽船闸引航道口门区三维水流数值模拟应用研究*

基于平面曲线坐标系、垂向σ坐标系建立了三维水流数学模型。采用控制体积法离散基本方程、交错网格以避免压力的振荡、动水压力校正法进行数值求解。分别采用经典急弯河段水槽试验资料、土谷塘物理模型试验资料对模型进行了验证。验证结果表明,模型能较好地反映弯曲河段三维水流结构特征和船闸引航道口门区的通航水流条件,可为枢纽船闸工程的平面布置方案论证提供技术支撑。     

一种有限体积法三维港内粘性泥沙淤积模型研究

基于物理量守恒的有限体积法,建立了三维粘性泥沙运动及回淤数学模型。平面采用无结构三角形网格划分计算区域、拟合复杂海岸边界,垂向采用坐标变换技术,适应不平坦海底地形。以天津港港内泥沙回淤为例,模拟三维粘性泥沙的输运过程,得出了港内垂向分层潮流流场、垂向含沙量变化、淤积历程及淤积分布。结合实测地形资料对模型进行验证,为研究三维泥沙运动特性提供了一种新的方法。