秦皇岛市莲花岛工程潮流泥沙数值模拟研究

文章采用波流共同作用下平面二维水沙数学模型,基于三角形网格剖分模式,针对秦皇岛市莲花岛人工岛工程开展潮流及泥沙数值模拟。研究结果表明:莲花岛外形轮廓近似呈椭圆状,长轴走向与岸夹角较小,与水流主流向夹角较小,且围垦面积有限,工程方案实施后未明显改变工程海域大范围主流态,仅人工岛及附近小区域发生一些改变。人工岛方案实施后,流速有增有减,但变化幅度较小,基本控制在0.10 m/s以内;海床冲淤变化影响范围也主要集中在人工岛附近区域,冲淤变化幅度多介于-1.5~+0.9 m,少部分区域冲刷幅度超过1.5 m,其中人工岛迎浪面大部分区域呈海床冲刷状态,人工岛内部水域呈淤积状态。     

伶仃洋大桥东锚碇筑岛围堰冲刷试验研究

深中通道伶仃洋大桥为主跨1 666 m的三跨钢箱梁悬索桥,其东锚碇为海中重力式锚碇,采用水中筑岛+地连墙支护的施工工艺,筑岛结构为“锁口钢管桩+工字型板桩+平行钢丝索”组合式围堰结构,筑岛直径150 m,由于筑岛面积较大且施工区域台风频发等特点,受海域水动力的影响局部会发生严重的冲刷和淤积,产生施工风险。通过多工况冲刷模型对比试验和有限元计算,结果表明：回填砂能够有效减小河床的冲刷,回填碎石的起动流速大于平均流速0.6 m/s下的围堰局部最大流速0.91 m/s,不易受水流力的影响;同时先施工上、下游侧,再施工顺水流两侧的施工顺序能够将大部冲刷面积限制在筑岛围堰外侧,能够有效地保障围堰内抛填质量,成岛后在外围施工20 m膜袋砂的防护结构作为抗台储备时,防护外的实际冲刷深度控制在5 m左右,围堰结构稳定、防护结构形式安全可靠。     

波流共同作用下滩海人工岛工程周边冲淤分析

滩海地区人工岛工程等构筑物的修建，使工程区域的流场发生变化，影响构筑物周边的泥沙运移，进而将影响到周边海底地形的变化。文章通过建立研究区潮流计算数学模型，计算分析南堡油田#^1人工岛工程建设后对周边流场的影响。在此基础上，分析因流场改变而导致泥沙运移路径的改变，进而分析构筑物周边引起的冲淤情况。数值计算结果表明工程建设对周边水域的水流流态影响较小。泥沙冲淤分析结果表明，在人工岛的西、南侧由于流速增加，出现明显的冲刷；在人工岛北侧、东侧和引桥的西侧受水流动力减弱的影响，出现淤积现象；护岛潜堤的修建对减少人工岛地基冲刷具有明显的效果。施工期和工后现场冲淤测量结果验证了上述结论。     

流线型近岸人工岛建设对水动力环境的影响研究

本文以某流线型近岸人工岛为研究对象,通过二维数值模拟的手段,计算并分析人工岛建设对潮流场的影响范围及大小,并利用公式计算的方法,推求人工岛建设后地形冲淤变化。结果表明:流线型人工岛建设对潮流场的影响范围有限,流速最大变幅约0.2m/s,岛体东西两侧300m范围内局部淤积幅度为0.2~0.3m/a。     

秦皇岛市人工岛工程潮流数值模拟研究

建立基于三角形网格的二维潮流数学模型,对秦皇岛市旅游休闲人工岛工程开展了潮流数值模拟研究。所建模型反映了该海域往复流形式的运动特征,流向主轴与等深线基本平行。模型结果表明:(1)人工岛建设影响范围仅限于人工岛周围局部海域。山海关港区及航道、秦皇岛港区及航道分别处于人工岛东西两侧流速减小区域内,山海关港区与秦皇岛港区间近岸水域处于流速增大区域内。(2)人工岛位置对流场影响较小,流速变化基本控制在0.10 m/s以内。最大涨、落潮流速变化分别为0.09 m/s和0.06 m/s。(3)双鱼造型轮廓光滑,水道内平均流速控制在0.36 m/s以内,最大流速为0.68 m/s。     

深中通道工程对伶仃洋水流环境的影响

伶仃洋是珠江河口东四口门入汇的喇叭状河口湾,径、潮交汇,动力复杂。利用伶仃洋河口潮流数学模型从潮位、流速、流态、动力格局方面探讨了深中通道工程建设对伶仃洋河口潮流动力环境的影响。研究结果表明:深中通道工程建设对伶仃洋潮流动力环境影响的范围和强度均以西人工岛附近为最大,锚碇水域次之,东人工岛及桥区附近相对较小;近岛、桥局部区域潮位及流场的变化比较明显,对伶仃洋滩槽总体格局影响不大。     

护底余排防护条件下潜堤堤身下游局部试验研究

为保证航道整治建筑物结构稳定,护底是工程结构设计的关键,而护底余排合理宽度的确定取决于整治建筑物附近局部冲刷坑的深度与范围。本文采用概化水槽模型试验,研究了余排宽度、水流条件、建筑物尺度、坝头前沿排边流速增量等因素对潜坝下游局部坑冲刷的影响,根据试验实测资料,建立了考虑余排宽度影响下潜坝下游最大冲刷深度计算公式。     

冀东南堡人工岛工程潮流泥沙数值模拟*

采用平面二维潮流、泥沙数学模型,结合三重嵌套网格模式,就冀东南堡人工岛附近海域的潮流及泥沙场进行模拟。人工岛工程前、后的潮流场变化表明:由于人工岛及引桥对水流的拦截作用,人工岛后沿及引桥两侧流速减小,人工岛前沿则随着过水断面束窄,流速有所增大。同时,在挖沙池附近,由于局部地形调整,水动力条件在不同位置变化情况稍有差异。此外,泥沙冲淤演变验证了水动力条件变化对泥沙输移的影响:在水流流速增大的区域发生冲刷,而在水流动力减弱的区域则发生淤积。     

港珠澳大桥工程方案人工岛局部动床冲刷物理模型试验研究

根据系列模型方法研究,通过建立模型沙与原型粘性沙之间的关系,确定系列模型试验比尺。利用珠江口伶仃洋海域实测水文、泥沙及水深测量等现场实测资料分析,根据系列模型理论基础,建立人工岛局部动床系列模型,研究工程实施后对人工岛周边的冲刷尺度。研究表明:人工岛上、下游水深变化较小,人工岛东西两侧水深变化较大,距离人工岛较近处,水深增长较大,距离人工岛越远,水深增长越小。人工岛的实施引起的冲刷均集中在人工岛周边1 km左右,范围较小,基本不会对伶仃航道和铜鼓航道产生不利影响。     

港珠澳大桥工程二维潮流数学模型研究

文章建立了基于无结构网格的港珠澳大桥所在海区平面二维潮流数学模型,并采用潮流数值模拟手段对该海区的潮流动力进行了模拟研究,分析了大桥工程周围海域的潮流动力影响。为了在宽广海域中刻画桥墩的阻水影响,将桥墩概化为陆地,并采用桩基阻力处理方法处理桥墩阻力。通过研究采用了局部网格加密方法,桥墩处最小网格长度仅2.39m。研究结果表明:港珠澳大桥的建设对伶仃洋潮流的影响甚微。若以流速变化0.01m/s作为有显著影响的判断标准,则工程对潮流的影响仅限于内伶仃岛与桂山岛之间的大桥及人工岛附近。大量的研究结果可为论证港珠澳大桥建设方案的可行性提供理论依据。     

潮汐河段桥墩局部冲刷深度的试验研究

随着公路延伸到潮汐河道和近海海港,在桥梁设计中需要对潮汐河段桥墩的局部冲刷深度进行分析。在动床模型试验中使用了典型的潮汐水流条件和3种代表性的模型沙。使用拍照和测量记录下冲刷坑的形态和深度变化过程,得到了潮汐河段桥墩的冲刷过程,将潮流冲刷的深度与恒定流的深度进行比较,得出不同条件下冲刷深度的折减系数为0.75~0.92,建议以涨落急最大流速代替恒定流流速作为计算的标准,试验结果还表明泥沙粒径小于0.15 mm条件下的公式计算结果与试验结果有差别,建议对公式进行修正。     

往复流不同入射角条件下跨海大桥桥墩局部冲刷研究

文章以港珠澳跨海大桥工程为依托,采用理论计算和模型试验的手段进行研究,在公式得到验证的基础上,针对往复流不同入射角条件下桥墩局部冲刷深度问题进行探讨。结果表明:潮汐往复流条件下,桥墩上下游均出现局部冲刷,且上游冲刷深度大于下游;当桥墩迎流面与往复流流向基本垂直时,桥墩局部冲刷深度理论计算值略大于模型试验值,误差均在10%以内;在顺流面长度大于迎流面宽度的矩形桩墩墩型条件不变时,桥墩局部冲刷深度随往复流来流入射角的增大以变速率增大,且当入射角大于一定值时,桥墩冲刷深度趋于稳定。     

江苏LNG项目桥墩周围冲刷的试验研究

以现场天然沙为试验床质,利用系列比尺模型,采用不规则波与潮流共同作用的方式,对江苏LNG接卸站陆连岛栈桥桩基周围的冲刷情况,进行了试验研究。系列比尺包括1∶10,1∶20和1∶40,试验组合包括正常组合及大浪组合。在正常波、流作用下,桥墩桩基周围最大冲刷深度为5.10 m;在正常波流并遇50 a一遇波浪共同作用下,累积冲刷深度为5.60 m。     

波流共同作用下大型桥墩周围局部冲刷实验研究

桥墩周围局部冲刷深度是跨海大桥基础设计的重要参数。采用系列模型试验方法,对具体工程大型桥墩在水流和波流共同作用下的局部冲刷分别进行研究,提出了冲刷坑形态和最大冲刷深度,供工程设计参考。同时,通过单向水流和波浪 水流两种情况冲深结果比较,指出在预测波流共同作用下的大型桥墩局部冲深时,不应将两种动力条件进行简单的迭加,而应具体问题具体分析。     

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。     

清水冲刷推移质输沙规律研究

根据恒定单一流量和恒定分级流量的清水冲刷水槽试验资料,采用相关分析方法对清水冲刷推移质输沙规律进行了分析研究.获得了有关变量的关系式,可用于预报推移质输沙率和输沙量在时间上和空间上的变化,也可用于预报推移质冲刷剖面在时间上的变化,计算结果与实测吻合良好.通过阶梯流量与恒定流量输沙规律的对比研究,分析认为推移质冲刷平衡剖...     

枢纽下游河床清水冲刷粗化研究综述

天然河流修建水库后,下游河道发生的最大变化就是河床冲刷粗化。河床冲刷与粗化的研究在水利、水运、水电工程中有着重大的实际意义,是解决山区及丘陵区水利工程面临的河床冲刷粗化所引起的河床演变的关键问题之一。国内外众多学者专家都对冲刷粗化问题进行过研究,文章意在总结已有枢纽下游河床冲刷粗化的研究成果,包括冲刷与粗化机理、冲刷粗化起动流速计算、粗化输沙率计算、粗化层级配计算、极限冲刷深度计算及冲刷后水位降落计算等。并对现有研究成果进行了简要的述评,为后续对这一问题进行深入研究作出必要的准备。     

A method for structural damage detection considering scour depth under the pile-soil interaction

The structure of an offshore wind turbine accumulates damage during its service life, while its surrounding soil is continually scoured. However, the existing damage detection technique based on structural mode ignores scouring, which will cause damage misjudgment in engineering application. Therefore, the effect of scour depth on structural damage detection need to be studied urgently. In this paper, the pile and its surrounding soil are constructed into a vibration system, and the change of soil constraint state caused by scouring is reflected in structural mode. Based on that, a new structural damage detection method considering the pile-soil interaction is developed, which is suitable for engineering reality. Then, from a comparison between the calculated result and preset damage in the numerical simulations and model experiments, the proposed method is validated. The results show that the interference factors caused by scouring increase with the increase of scour depth, which causes the deterioration of damage identification effects gradually, and even masks the preset damage in the end. Finally, an optimized FE model based on the actual scour depth is presented, which reduces the number of interference factors and improves the effect of damage detection significantly.