河道平面二维泥沙数学模型

为了研究水库下游河道冲刷及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响,本文给出了非均匀沙的平面二维动床数学模型,模型中考虑了悬移质不饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整,利用ADI法对水流泥沙方程进行数值离散。利用该模型模拟了葛洲坝下游枝城至枝江河段涨水期淤积和落水期冲刷过程,冲淤量及冲淤部位跟实测值吻合较好。     

新开航槽对山区弯曲分汊河道水沙输移的影响*

长江上游渣角河段是典型的分汊河段，具有弯、浅、险、急的枯水碍航特性。基于渣角滩的碍航特性，提出了两汊通航的航道整治方案。采用物理模型试验与二维水沙数值模型计算相结合的方法，分析开槽前后该河段的水流及泥沙运输特性。新开航槽后，左汊分流明显，滩口段流态得到明显改善；随着来流量的增加，新槽成为泥沙主要输移路径，且新槽内仅洪水期出现少量泥沙淤积现象；同时卵石推移质运动满足洪淤枯冲和年内冲淤平衡规律，两汊航槽稳定性较好。     

潍坊港潮流分析及航道回淤预测

潍坊港处于莱州湾的中部,岸滩水深较浅且变化平缓,泥沙运动较为活跃,泥沙淤积对航道的运营维护影响较大。通过建立潮流模型和泥沙输移数学模型进行计算,所得结果与现有的实测数据进行对比验证;再进一步模拟航道的冲淤情况,预测航道回淤分布规律以及航道沿程的淤强分布情况。结果表明,潮流模型和泥沙输移模型计算结果与实测数据吻合度均较高,预测航道年淤积量约为391.3万m3。     

淮河干流刘台子弯道水动力及河床变形数值模拟研究

为分析和评价刘台子弯道河段在不同整治方案下的工程效果,采用SIMHYD-2D平台构建二维泥沙数学模型对淮河干流临淮岗闸下—鲁台子河段2种整治方案进行水动力及河床变形数值模拟研究。结果表明:二维水沙数学模型能够很好地模拟河道的水力因子,也能合理地模拟自然条件下的冲淤分布,可以用于开展工程河段的冲淤演变预测分析;经过冲淤调整10 a后,在2种整治方案下,临鲁段河道主槽仍以冲刷为主,冲刷速度减缓,滩地仍以淤积为主,整体河道表现为冲刷;通过对比分析2种整治方案裁弯对上下游河道水沙运动及冲淤的影响、通航水流条件及新老河段未来冲淤情况,推荐方案2作为整治方案。     

长江口南支下段扁担沙护滩工程整治效果分析

长江口南支下段暗沙罗列、州滩变迁,是长江口河势变化最为频繁、也最为复杂的河段.采用mike21平面二维水流、泥沙数学模型,对该河段自然状态下以及实施扁担沙护滩工程情况下水动力条件、河床冲淤变化进行模拟,为该河段河势演变以及河势控制工程的研究提供一定的参考.     

潮流泥沙模型冲淤时间比尺研究

物理模型试验中,由于模型缩尺效应及采用的模型沙与天然沙不一致,导致河床水流时间比尺与河床冲淤时间比尺不一致。因此,在潮流泥沙模型试验中针对不同的研究问题,需要选取不同的冲淤时间比尺。研究表明:以冲刷为主的模型,与以淤积为主的模型时间比尺存在差异;潮汐河段和径流河段冲淤时间比尺的确定存在差别,当河床演变受径潮流共同作用,时间比尺确定的依据根据水流造床作用来判断;风暴潮冲淤时间比尺,主要考虑其水流泥沙输移特性,一般采用冲淤时间比尺等于水流运动时间比尺,而含沙量比尺需作相应的调整。     

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。     

斗笠子卵石沙波运动规律及对航道的影响

斗笠子卵石沙波尺度较大,该河段卵石输移与河床演变特性直接影响下游航道的滩险演变与航道稳定性。采用动床模型试验及实测资料分析的方法,得出斗笠子滩卵石沙波形态、运动规律及对航道的影响。结果表明:斗笠子卵石沙波形态为顺行沙垄,波峰和波谷不固定,运动规律表现出明显的不规则性;卵石沙波在涨水阶段运动剧烈,退水阶段运动平缓,运动规律在前人成果上修正得到;卵石沙波未发生于主航槽,且在进入下游东溪口航槽之前分解消失,对航道无明显影响。     

非均匀非平衡输沙数学模型在长江南京以下深水航道整治一期工程中的运用

通州沙、白茆沙是长江南京以下12.5 m深水航道上延南京首先碰到的两个重点碍航浅滩,工程河段受径流和潮汐的共同作用,水沙动力复杂,河床冲淤多变。建立三沙河段非均匀非平衡输沙二维潮流泥沙数学模型,在挟沙力公式、底沙与悬沙交换模式等研究的基础上,利用实测水沙及地形资料对模型进行率定和验证。在此基础上,利用该模型对长江南京以下12.5 m深水航道整治一期工程方案进行研究,分析整治工程的效果及影响,为工程设计提供技术支撑。     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

顺直过渡段卵石浅滩形成条件分析

长江上游河段分布众多卵石浅滩,大多数属于碍航浅滩,通过对卵石浅滩形成条件的分析,深入了解浅滩的碍航成因,为航道整治提供一定的理论基础。基于对卵石浅滩成因与演变的分析,从泥沙起动机理和卵石浅滩形成的基础出发,导出了顺直过渡段卵石浅滩形成可能性的比降和河道宽深比的范围区间。利用大量的野外实测资料和试验资料进行验证,结果表明卵石浅滩形成是在一定的比降或河宽范围内的,同时提出了相对应的上下限表达式。     

洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究*

基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型。根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点。利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好。在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度。结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅。该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响。其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去。     

岸滩演变对入江口门航道的影响

各支流入江口门是沟通各支流和长江的关键部位,其河床稳定性对保持航道畅通具有重大作用.选择南京河段梅子洲汉道段秦淮新河口和城南河口为研究对象,分析入江口门岸滩演变特征,并结合入江口门历年疏浚资料,分析岸滩演变对入江口门航道的影响.研究成果表明,岸滩演变不仅形成了入江口门的河道局部条件,并且制约口门的水沙条件,因此,对入江口门的水流、泥沙运动和航道产生重大影响.     

新时期长江口航道建设深化研究方向的探讨

长江口航道的建设与管理面临着河势背景深刻变化的新情况和生态优先等新要求.为了进一步提高航道的综合通过能力,分析近几十年来长江口河势的主要变化,归纳长江口深水航道的治理(设计)思路.基于对长江口在盐、淡水交汇和潮汐环境中的黏性细颗粒泥沙运动物理过程和航道回淤机理的认识,包括盐度和含沙量的层化、紊动抑制、悬沙斜压效应以及纵...     

长江中游藕池口水道河床演变及航道条件分析

藕池口水道位于长江中游下荆江首端,河床演变十分复杂,揭示其演变机理并针对性地提出相应的治理措施十分必要。藕池口水道在下荆江具有一定的代表性。从实测资料出发,分析藕池口水道的河床演变特点,揭示其滩、槽演变规律,并通过重点分析航道条件,提出治理措施,可为后续深入研究荆江河段河床演变、碍航特性及航道治理提供参考。     

长江口南汇边滩短期冲淤变化分析

南汇边滩位于长江口和杭州湾的交汇地带,受长江口和杭州湾北岸两股潮流的控制,近年来由于低潮滩促淤围垦工程导致其水流和泥沙运移、沉积和地貌发生了显著的变化。根据2006—2008年南汇边滩测图及2007年11月—2008年11月每个季度的9个断面测量资料,结合区域内的泥沙沉积特征,探讨南汇边滩对周边涉水围垦工程和流域来水来沙变异做出适应性地貌耦合过程之后的近期冲淤演变规律,着重探讨季节性冲淤特征。结果表明:年度上南汇东滩以淤长为主,南汇南滩以冲刷为主。不同季节南汇边滩冲淤变化过程存在很大差异:平面上,南汇边滩等深线夏、冬季以淤进为主,春、秋季以蚀退为主;垂向上,南汇东滩断面呈春夏秋冲淤交替、冬季淤积的态势,南汇嘴断面呈秋季冲刷、冬夏季淤积的态势,而位于南汇南滩的断面则呈秋冬季冲刷、春夏季淤积态势。南汇东滩沉积物粒径总体上较细,东滩与南滩交汇处的南汇嘴附近中值粒径相对较粗,南汇南滩浅滩沉积物颗粒中值粒径最粗。     

甬江及口外海域潮流泥沙数值模拟

建立了甬江河道及口外海域平面二维潮流泥沙数学模型,对2015年6月半个月的潮流场和悬沙场进行模拟,模拟结果与实测资料吻合良好。计算得到了研究区域洪季的余流场和输沙格局,结果表明:甬江口外余流整体由西北指向东南,河道余流指向下游;除口门局部水域,甬江口外输沙格局基本与余流场一致,悬沙经涨潮流的作用被带入甬江河道,致使河道内近口门处的输沙格局由口门向内;甬江口局部区域输沙格局与余流场存在差异的原因是悬沙输移与潮流运动存在时间上的滞后。     

海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响

针对近年来全球变暖,海平面上升影响河口地区水文特性的问题,对海平面上升对长江口涨落潮历时差的影响进行研究。采用二维潮流数学模型的方法,模拟在长江口上游大通的洪枯季及年平均径流量条件下,海平面上升100 cm对涨落潮历时的影响。结果表明:海平面上升减小了长江口北支上半段、南支和南北港等中上游区域的涨落潮历时差,对靠近外海的北支末段和南北槽的涨落潮历时差影响很小。海平面上升加大了河口地区的涨潮动力,使长江口的涨落潮历时差有所减小,由此对长江口地区的盐水入侵和泥沙输运带来的影响必须引起重视。