长江上游采砂分布及破坏滩群恢复能力模拟研究*

随着长江上游地方经济快速增长,建筑行业日益兴旺,砂石需求量与日俱增,沿江江砂开采规模不断扩大,滥采乱挖给河道防洪和航道安全带来不利影响。以宜宾—重庆涪陵河段为例,基于2007—2016年的河道地形资料研究沿线采砂分布状况,并采用平面二维水沙数学模型对破坏的滩面恢复过程进行模拟。分析结果表明,宜宾—涪陵河道采砂累计量约为3.95亿m3,部分卵石滩滩面破坏,引起局部高差变化达40 m,其对地貌的改变远远超过河道自身调整与航道整治工程的影响;考虑上游水库群的联合调度及河床卵石存量的限制,已破坏的滩面采砂区基本无法恢复至原有形态。     

港池和航道疏浚过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

建立了平面2D潮流和悬沙增量输移扩散的数学模型,通过有限单元法离散求解此模型,应用该模型对苍南电厂港池和航道疏浚过程中的悬沙扩散输移进行模拟,挖泥过程中的悬沙增量采用恒定源强,再现了疏浚过程中增量悬沙的输移扩散机理。     

三峡库尾卵石推移质输移对航道的影响

长江经济带建设发展迫切需要三峡库尾航道等级由3. 5 m提升至4. 5 m,而库尾推移质运动是必须解决的泥沙问题。采用三峡库尾航道水沙二维数学模型,根据2009—2016年三峡入库水沙资料,模拟变动回水区重庆至涪陵段推移质运动过程,将其冲淤分布及断面输沙量与实测资料对比,验证该数值模型的可靠性。以此为基础,预测30 a后三峡库尾航道推移质冲淤趋势,分析重点滩段航道内推移质冲淤分布、幅度以及输沙带特性,揭示推移质输移对航道的影响。该研究结果可为三峡库尾重庆至涪陵段4. 5 m航道等级提升建设的方案设计提供数据与技术支撑。     

金塘水道悬沙场遥感反演及数值模拟

基于GOCI遥感数据,通过三种遥感模型的比较,选择了精度较高的神经网络模型,对2015年6月大潮时期的悬沙场进行解译,并建立了二维潮流泥沙数学模型对同时段的悬沙场进行了模拟。比较遥感解译与数模的结果得到:金塘水道悬沙场呈现北高南低的分布特征,时间上具有明显的周期性,涨潮时悬沙量逐渐减小,落潮时逐渐增大;遥感解译与数模模拟推算得到的水体表面的悬沙场在分布趋势和量值上较为一致,为大范围水域缺少泥沙分布资料的情况提供了一种可借鉴的研究方法。     

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。     

福姜沙河段输沙、边滩输移特征和动力机制研究*

通过分析2010—2015年福姜沙河段历年地形和水文资料,开展定床物理模型铺沙冲刷试验,采用三维潮流泥沙数学模型,研究福姜沙河段的边滩泥沙输移问题。结果表明,切割沙体移动速度和其驱动因子（如径流、沙体高程和沙体迎水面角度）呈正相关;靖江边滩是以冲刷下移还是切割下移方式运动的临界流量为4万m3/s。靖江边滩—福左水道是主要底沙输移通道。上游流量是福姜沙河段输沙方式变化和河床演变的主要动力因子。小流量时福中水道为主要输沙通道;而大流量福北水道是主要输沙通道。大流量持续作用下会有更多泥沙进入福北水道,福北水道易出现大幅淤积。     

开挖过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

通过建立平面二维潮流和悬浮泥沙输移扩散的数学模型,模拟某挖泥工程中悬浮泥沙的扩散输移过程,并应用非结构网格的有限单元法进行离散求解.该模型结合工程实际,采用连续线源模拟挖泥过程中的增量悬沙,以揭示其在开挖过程中扩散输移的机理,为工程环境影响评价提供科学依据.     

疏浚土吹填泥沙输移扩散数值模拟研究及应用

本文通过疏浚土吹填泥沙输移扩散二维潮流数学模型，对洋山港区一期工程疏浚土吹境泥沙的起步工程方案进行了模拟计算。得出了吹填区开敞水域处的水质点运移轨迹，模拟预演了方案实施后，吹填区内及附近水域因吹境泥沙随潮流运动扩散输移而引起的悬浮泥沙的可能分布及影响范围，并给出了起步工程方案的吹填泥沙流失量及流失率。     

龙口港航道扩建工程疏浚土输移研究

采用目前国际上广为应用的DELFT3D软件技术,建立潮流、风浪和泥沙即时耦合计算的二维数学模型,研究龙口港航道扩建工程疏浚土扩散问题。模型建成后,通过实测潮流、潮位和长时段地形变化资料,对模型进行有关参数的率定。在计算成果与实测资料达到相似要求后,首先对疏浚土形成的漂浮水质点运动进行分析,得出了漂浮水质点运移轨迹及影响范围,然后对疏浚土形成的悬移泥沙进行模拟,分析了疏浚土随潮流运动扩散输移而引起的悬浮泥沙的可能分布及影响范围。研究结果表明,抛泥区距港区和航道较远,不会对港区、航道造成影响。     

长江宜宾至重庆卵石河段丁坝的坝根处理

以关刀碛滩险为例,分析卵石河段丁坝坝根出现水毁现象的原因,并提出相应的修复措施。分析表明：卵石岸坡上的坝根除采用基槽开挖的方法保证坝根嵌入原始地形外,还应采取增加护坡或挡护体等其他措施保护坝根。     

长江上游码头系靠泊设施研究*

分析长江上游码头传统系靠泊结构的不足,结合重庆纳溪沟码头工程,提出了靠船排墩的系靠泊结构形式.分析表明,采用靠船排墩增大了排架间距,从而减少水下工作量,能较好地解决因三峡成库后库区水位抬高导致建设时可作业天数减少的问题,改变了传统码头“小桩密排”的现象,随着排架跨度的增大和桩数量的减少,较好地解决了码头附近河流淤积问题.对靠船排墩进行有限元分析表明:靠船排墩结构设置合理,减少了其它排架的分配荷载.     

关于长江水路货运发展的思考

近年来长江水路货运增长势头快,货运成为了长江航运的主体。对于货运业来说,长江作为黄金水道的意义更加明显,因而研究长江货运建设思路具有十分重大的意义。该文先分析了长江水系货运市场的现状,在挖掘长江货运所存在问题的基础之上,提出了长江货运建设的思路。     

南京长江大桥第5孔开通上行通道可行性研究

目前南京长江大桥上行通航孔通过能力不足,充分利用大桥通航桥孔、增加开通上行通航孔,对于改善桥区航段通航环境、保障大桥及船舶通航安全是十分必要的。根据南京长江大桥所处航段的航道自然条件,通过分析不同年份河床演变及水流条件,提出大桥第5孔开通上行通道的可行性及开通方案。结果表明,南京长江大桥第5孔与现通航孔跨度相同,大桥河段水深槽宽,具备开通为通航孔的基础条件。建议近期只开通第5孔为大型船舶上行通航孔,未来可根据船舶通航情况适时调整。     

长江河口盐水入侵数值模拟研究

长江河口盐水入侵一直是困扰上海市工农业生产及生活用水的一个重大问题。文章通过建立"长江口—杭州湾"大范围的二维水流盐度数学模型,在验证的基础上,重点分析了长江口盐水入侵总体格局、北支盐水倒灌、南支盐度分布格局等问题,并指出由于横沙通道的涨落潮流不平衡,北槽会有部分盐水倒灌进入北港;基于数学模型,对北支倒灌盐通量进行了初步计算。     

浅谈数值模拟技术在长江中下游航道整治中的应用

在目前已经深入展开的长江中下游航道整治工作中,数值模拟技术得到了广泛的应用。根据数值模拟技术的特点,结合工程应用实例,对长江中下游航道整治中数学模型能够解决的问题进行探讨。在复杂的长江中下游航道整治问题研究中,数值模拟与物理模型互为补充,而且数值模拟能够做一些探索性的计算研究,这些研究将是物理模型试验的基础与延展,为最终解决航道整治中涉及的一些关键问题提供技术支持和科学依据。     

在长江干线流域建设航运物流公共信息平台的构想

在研究长江航运物流及其所面临问题的基础上,提出在长江干线流域建设航运物流公共信息平台的构想,分别从系统逻辑结构设计、功能结构设计、数据结构设计等方面展开论述,并结合长江航运物流的特点,提出与之相适应的平台建设和发展思路.     

长江上游观音背滩航道整治方案

针对长江上游观音背河段暗碛浅区得不到有效冲刷而易出浅碍航的问题,提出了2种不同的整治方案,并采用数值模拟方法建立该河段的平面二维数学模型,对2种方案实施后的整治效果进行研究。结果表明,方案实施后浅区部位水深均在3.5 m以上,达到了预期整治目标。局部水流流态明显改善,设计流量下2种方案的最大流速增幅分别为0.798、0.995 m/s。方案2较方案1对河道边界条件影响更大,局部消滩判数超过临界值3.92,不利船舶通行,因此选择方案1作为推荐方案。研究结果可为该河段后续整治方案的确定提供支撑。     

长江中游典型河段整治关键参数的应用研究*

利用数值模拟手段,针对长江中游藕池口河段、牯牛沙河段典型碍航浅滩,将三峡水利枢纽运用后新的航道整 治参数确定方法应用到具体河段航道整治工程中,对航道整治关键参数进行实践检验,为相关研究提供应用基础。数学模 型计算结果表明：在此种整治参数下,经过典型水文过程后可达到规划的航道尺度,整治工程达到了预期的整治效果,新 的航道整治参数理论成果适用于目前三峡水利枢纽运用后长江中游浅滩的航道整治。     

长江口北槽深水航道水沙输运特征三维数值模拟

基于长江口北槽实测水文观测资料,利用三维水流泥沙数学模型对北槽内盐水楔、水流及泥沙输运特征等进行模拟分析。结果表明:北槽中段泥沙表、底层差异明显,垂向分布不均匀,受盐水楔影响,泥沙更容易在中段聚集;泥沙北槽内输运距离较长,1个落潮过程难以输出北槽,在反复输移中跨越航槽几率大大增加,尤其北槽中下段涨转落低流速时段较长,底部含沙量较高,易形成航道回淤;输出北槽的部分泥沙水体可能在旋转流作用下经九段沙及南导堤重新回到北槽,累积循环,成为北槽内含沙量较高的重要原因。