我国河流水流泥沙数值模拟技术进展与应用

文章对我国水运工程领域河流水流泥沙数值模拟技术的发展过程和技术创新成果进行了系统的总结。对一维、二维和三维水沙模型在模拟系统和计算方法等方面近年来的技术进展给予了归纳,并对几个模拟系统的一些具体工程应用进行了简要介绍。目前,一、二维水沙数学模型已相对比较成熟,三维模型也能应用来解决一些具体问题。河流水沙数值模拟技术今后的发展主要在于基础理论的创新,观测技术的提高,观测资料的系统化与公开化,以及数值模拟成套技术的标准化,实现数学模型的开放性检验与应用等。     

澜沧江绣花滩群整治试验研究

在分析澜沧江绣花滩群中各种滩险滩性的基础上,同时考虑滩群中各滩险的滩性迥异、成因复杂以及之间的相互影响、相互制约的关系,整治工程方案布置以“顺应河势、因势利导、中水控制、低水整治、统筹兼顾”为主要原则,对澜沧江绣花滩群整治工程进行了河工模型试验研究,提出的整治措施已被实际工程采纳。     

山区弱支流河口段航道整治参数的确定方法

由于受干流的顶托影响,弱支流河口段水流、泥沙运动规律复杂,其整治参数已不能用天然河段的计算方法来确定,而经验方法也往往由于缺乏科学性而导致工程事倍功半.在总结赤水河口淤沙河段航道整治成功经验的基础上,探讨了山区弱支流河口段航道整治参数的确定方法.提出应根据干流顶托水位降落过程,分段采用浅滩由淤积转人冲刷、流速较大、冲刷...     

感潮河网区航道整治工程潮流数值模拟*

东江下游三角洲发生的河道采沙、航道整治等人类活动对该河网区河床形态的自然演变过程产生了较大影响,引起河网区水动力产生相应的调整。基于非结构网格有限体积法的二维潮流数学模型,对倒运海水道疏浚工程实施后二维潮流场进行模拟研究,并从动力场的角度分析河网区航道整治效果。计算结果表明,工程实施后对水流的影响主要集中在工程附近水域,对河道沿程水位及流速的影响较小,可为其它河网地区的航道整治工程提供参考。     

复杂滩群分汊航道演变与整治——以乌江郭母子为例

从水沙运动和河道演变的关系研究了乌江郭母子滩碍航机理与航道整治。通过比较不同方案的物理模型试验结果,优化了整治措施。研究发现,河道形态的演化过程遵循平衡态的最大熵原理和非平衡态的最小熵增加率原理,用能量语言描述就是最小的水流功率损失,航道整治的实质是用工程措施改变能量在空间上分配的过程。     

清水江干流平寨航电枢纽泄水闸断面模型试验

低水头泄水建筑物的消能防冲是一个十分普遍的水力学问题,影响其消能工的水力特性及消能机理的因素非常复杂,日前尚无成熟的理论方法解决这一问题。针对贵州省清水江梯级开发已建的水利枢纽水头低、单宽流量大的特点,对平寨泄水建筑物消能工进行水工断面模型试验。其成果不仅为平寨航电枢纽泄水闸布置方案的技术合理性提供了必要的依据,同时对开展同类问题的研究具有参考价值。     

长江中下游洲滩守护工程概化模型试验研究﹡

为了研究洲滩守护工程的护滩效果及工程实施后局部冲刷坑形态,以长江下游较为典型的洲滩守护工程为例,采用大比尺局部动床概化物理模型试验方法,对鱼骨型间隔式护滩带工程进行了试验研究。根据工程及试验具体情况,详细分析了该试验方法的可行性,并给出了鱼骨型护滩带方案的试验结果。结果表明,该试验方法不但能够较方便地比选不同平面布置的工程方案之间的护滩效果,同时可得到局部冲刷坑的形态参数,对工程设计有较好的指导意义。     

航道整治工程中长河段复合模型方法研究

鉴于数学模型在解决水沙运动及河床冲淤变化三维性较强的局部工程问题时存在一定的局限,以及物理模型在模拟长河段时受时间变态影响较为严重的问题,提出综合物理模型和数学模型优点的长河段复合模型。综述国内外复合模型的发展情况、优缺点及发展趋势,结合物理模型和数学模型在航道整治工程中的应用,提出航道整治工程中长河段复合模型研究思路与方法。     

枢纽下游水位降落问题探讨

根据有关文献报道,对国内外部分已建枢纽坝下河床调整及水位降落情况进行了综述。分析了影响河床调整的主要因素以及河床调整与水位降落的关系,提出了防止水位降落影响通航水流条件的治理措施。     

大水位差山区河流斜坡客运码头的梳式布置

大水位差山区河流中常规"一"字形布置的斜坡客运码头存在水域工程量较大、投资较高,对河道行洪和通航安全造成不利影响。提出一种由主斜坡道和副斜坡道组合的斜坡客运码头梳式布置,实现了大水位差山区河流中船舶的分级分段靠泊,解决了常规布置斜坡客运码头在高陡地形的狭窄河流中存在的一系列局限性问题。通过与常规斜坡客运码头进行对比分析,梳式布置对山区河流地形特征的适应性更强,能有效减小船舶靠泊作业时对水域的占用、降低施工难度、节省工程投资。     

西江界首至肇庆河段航道设计最低通航水位研究

水沙变异条件下航道设计水位研究是航道整治工程中的重要问题。在对西江界首至肇庆河段重点滩段河床演变分析的基础上,根据河段的水文情势变化特点,采用综合历时曲线法计算航道设计流量,通过数学模型计算分析潮汐、枢纽下泄非恒定流、航道整治工程等因素对设计水位的影响,然后确定航道设计水位。研究成果对于水沙变异条件下枢纽下游径潮流过渡河段的设计水位计算具有参考意义。     

长江中下游航道整治技术问题的几点思考

长江中下游的航道整治目前全面展开,很多技术问题亟待解决,为此结合目前的整治技术进展,对诸如整治河段单元的划分、目标河型的选择、工程区、守护工程功能属性转化、洲头鱼骨坝的作用扩展、汊道分流面、工程的结构型式等问题进行了商榷性讨论,为最终解决这些问题做一些铺垫性思考。     

船模航行试验技术及在航道工程中的应用

船模航行试验是在河工模型和船模相结合基础上发展起来的试验研究方法。论述了船模航行试验的相似条件和相关技术,指出这项技术适于研究通航水流条件和工程方案的优化布置以及船舶性能、航道尺度、航道水流三者的相互关系和提高通航能力的措施等。介绍了这项技术在航道工程中的应用。     

右江那吉鱼梁枢纽两坝间河性及河床演变趋势分析

右江为丘陵山区河流.河道平面、剖面形态和径流过程具有山区河流特征,而水流流速与水面比降小具有平原河流特性;自然条件下受沿程河床节点控制,河床冲淤变化被限制在相邻两节点河段之间;那吉、鱼梁航运枢纽建成后,由于汛期两枢纽畅泄,两坝间河段将基本遵循自然条件下河床演变规律.     

长江中游沙市河段航道治理思路的探讨

提出了航道整治目标河型的概念,认为1992年的汛末河型可作为该河段航道整治的目标河型。并以河床演变分析及趋势预测结论为基础提出沙市河段的航道整治原则为:整治为主、疏浚为辅,中水整治和高水导流相结合,低滩促淤和守护固滩并重。同时,对具体工程措施及其作用进行了简单的分析说明。     

山区河流航电枢纽最大通航流量研究

针对山区河流航电枢纽建设后实际最大通航流量无法满足规范要求的问题,对山区河流航电枢纽布置后的最大通航流量进行研究。依托东风岩航电枢纽,采用物理模型试验等方法,结合东风岩枢纽通航水流条件模型试验和船模试验分析船闸上、下引航道口门区及连接段水流条件和通航条件,从而对东风岩航电枢纽安全通行的最大通航流量提出建议,并提出山区河流中低水头航电枢纽最大通航流量不应低于天然情况下该河段的禁航流量等结论。该研究成果可为山区河流中低水头航电枢纽最大通航流量的确定提供借鉴。     

岷江下段航道典型滩险整治技术

岷江干流龙溪口枢纽以下河段为天然航道,具有典型的山区河流特征,碍航特性极其复杂,加之河道历年来受挖沙采石影响,航道条件恶化严重。采用长河段平面二维水流数学模型对拟建岷江龙溪口枢纽至屏山镇岷江大桥段11处滩险的整治方案进行对比分析及优化研究。在碍航特性及滩险成因分析的基础上,选取该段航道内干龙子滩、白甲滩以及新开河滩段3个具有典型代表性的滩段,从通航水流改善程度、挖槽稳定性以及船舶自航上滩等方面进行多组方案的比选,总结岷江下段典型代表性滩险的整治技术。     

弯曲分汊河段浅区成因研究

为解决弯曲分汊河段航道治理的关键问题,选取长江中游监利河段,采用调研与实测资料分析、理论研究、水槽概化模型试验等手段,给出了弯曲分汊河段水流脉动动能的分层平面等值线图,揭示了分流区浅滩形成的内在机理,给出了弯曲分汊河段沿程水流挟沙力变化情况。表明分流区底部水流的脉动动能比较分散,得出水流挟沙力在分流区最小,这也是分流区浅滩形成的原因之一。     

明渠水力设计中的能耗极值假说

最小能耗率理论和最大能耗率理论是水力学及河流动力学研究中容易混淆的两种假说。文章从明渠的最优水力断面设计、临界渠道设计、冲积河流河相关系3个方面出发,在理论上证明了能耗极值假说的存在,说明能耗极值假说取最小值和最大值与约束条件、已知条件之间的关系,并将计算结果与现有成果进行了比较。     

河流水流泥沙数值模拟结果等值线绘制技术研究

文章在回顾以往等值线生成算法的基础上,综合不同等值线绘制算法的优点,探求了新的实现河道地形、泥沙冲淤等值线绘制算法,使其更具有编程可实现性,并在MS.NET框架下编制程序予以实现。程序采用坐标变换技术保证显示图形的无级缩放,具有极大的灵活性,可以满足局部详细信息显示的要求;采用多种编程技巧和程序优化措施,如线段拼合技术、写内存技术、多线程技术、双缓存显示技术等,保证等值线的快速生成和即时显示;采用二次贝塞尔曲线平滑等值线,并合理地对等值线进行标注,从而完整地实现了等值线绘制的全部内容。通过实际工程应用并与商业软件对比表明,程序的等值线生成快速、绘制准确美观、标注合理,达到了商业化软件的精度,能够满足要求。