条子泥滩地粉细沙起动流速试验研究

条子泥表层滩地土极易受水流影响而起动,导致堤坡脚塌陷,需要进行保护,而合适的保护方法与泥沙起动流速有关。通过室内物理模型试验得到了条子泥表层粉细砂不同水深下的起动流速,与当前使用较多的起动流速计算公式,包括张瑞瑾、窦国仁、唐存本等公式,进行比较。给出了条子泥表层粉细砂起动流速计算公式建议。     

规则波作用下淤泥质泥沙起动试验研究

选取浙江舟山近岸淤泥质泥沙为研究对象,采用规则波对淤泥质泥沙的起动进行水槽试验研究。结果表明,淤泥质泥沙具有薄层轻微悬扬、表层个体剥离、泥团卷起悬扬3种典型的起动状态,同一水深下的泥沙起动波高随波周期的增大而递减。以泥团卷起悬扬状态作为判断淤泥质泥沙起动的标准,佐藤公式、窦国仁公式计算的起动波高均与本文试验值总体上接近,可将两家公式计算结果的平均值用于淤泥质泥沙起动波高的估算。泥团卷起悬扬状态下过程最大含沙量往往在0.8～2.0 kg/m~3,过程最大含沙量随临界切应力增大而呈现明显的指数递增关系。研究成果便于深入了解淤泥质海岸地区泥沙在波浪环境下的水力特性,同时可为海岸泥沙数模计算及工程分析的参数选取提供参考。     

盐水环境下细颗粒淤泥的起动试验研究

为掌握细颗粒淤泥在盐水环境下的起动规律,利用可循环水槽开展盐水0‰泥(仅水体含盐)、盐水盐泥(水体和泥沙均含盐)和0‰水盐泥(仅泥沙含盐)3个系列的泥沙起动水槽试验.基于PIV(粒子图像测速)系统和数字图像灰度处理技术实现泥沙起动流速的定量判别.结果表明:水体或黏性泥沙的含盐度越高,黏性泥沙越难起动.黏性泥沙起动流速与...     

北江清远至河口段推移质选沙研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远至河口河段推移质泥沙特性及运动特性,作了泥沙起动及输移的水槽试验。根据起动试验结果,得出了反映颗粒的隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。同时,实体模型试验采取选沙方案后,试验成果与实际相符合。     

泥沙模型起动相似问题

本文根据床沙起动流速和起动拖曳力公式,分别导出了泥沙起动问题相似比尺,结果表明两者完全一致、并指出,以往所得结果之所以不一致,是因为起动流速公式中包含了阻力因素,该因素是以泥沙粒径的函数形式出现,在公式导演过程中,忽视了其阻力意义,因而导致了错误的结果.     

海南龙栖湾海域水文泥沙环境与泥沙运动特征

根据龙栖湾海域近期实测水文资料,对其水文泥沙环境与泥沙运动特征进行了分析,并计算了泥沙起动流速、临界起动水深、沿岸输沙和横向输沙等参数。研究表明:潮汐性质为不规则全日潮,多年平均潮差为1.53 m;潮流性质为不规则全日混合潮,主要呈往复流运动,2016年8月实测大潮平均流速为0.28～0.89 m/s,涨落潮流速相差不大;波浪主要为风浪,以偏SW浪为主;海域平均含沙量在0.03 kg/m~3以下;表层沉积物平均中值粒径为0.384 mm,属中砂范畴;水流作用下的泥沙起动流速在0.45 m/s左右,一般天气下泥沙完全起动水深在1.5 m以浅,表层泥沙起动水深在3 m以浅。该海岸岸滩净的输沙方向为西北向,净输沙能力为1.3万m~3。不同风浪条件,横沙输沙特征略有差别,在一般天气下,主要以向岸堆积;大浪作用时淘刷,泥沙离岸流失。     

庄河石城岛海域的泥沙运动对港口平面布置的影响

分析了庄河石城岛海域的泥沙运动规律,计算了波浪破碎水深、泥沙起动水深和底沙起动流速,论证庄河石城岛天然深槽的动力成因。确定了港区规划平面布局的基本原则,分析防沙堤布置、规划填海界限等关键参数;通过经验公式、泥沙数模和类似港址类比等方法综合论证港区回淤量级。     

强潮河口丁坝坝头砂肋软体排护底稳定性试验研究

通过对土工织物软体排护底应用情况以及钱塘江河口潮流特征的分析,认为丁坝坝头砂肋软体排铺设后的稳定性好坏是护底成败的关键。利用长35m、宽4.3m的水槽,对砂肋软体排在不同压载厚度条件下进行不同行近流速、不同坝长、不同水深的多组次室内试验研究,得到砂肋软体排的稳定性主要与压载的块石层厚度有关,铺设在丁坝坝头的砂肋软体排临界块石压载稳定厚度与行近流速、丁坝长度以及水深等因子有关,采用相关因子多元回归分析得到丁坝坝头砂肋软体排临界稳定的压载厚度经验公式,可指导现场施工实践。     

泥沙模型的粒径相似比尺问题

运用相似理论对泥沙模型的粒径比尺进行了分析,提出了推移质、悬移质和全沙模型泥沙粒径相似条件;给出了包括细沙在内的泥沙起动粒径比尺的统一计算式和适用不同流区的悬沙粒径比尺的统一计算式;指出模型砂的起动流速不等于模型的起动流速,需进行比尺效应修正。     

悬移质含沙量垂线分布

根据尼古拉兹实验结果拟合得到一个新的掺混长度表达式。将新掺混长度表达式与对数流速梯度相结合,得到动量传递系数的表达式。在此基础上假定泥沙紊动扩散系数与对应的动量传递系数相等,进而得到新的含沙量垂线分布公式。该公式与Rouse公式、van Rijn公式以及张瑞瑾公式相比,精度十分近似,有效地解决了Rouse公式表层含沙量为零,van Rijn公式分段表述结构不统一,以及张瑞瑾公式结构过于复杂的缺陷。利用多个海域实测资料对其进行验证,验证结果表明,新的含沙量垂线分布公式能够较客观地反映含沙量垂线分布规律。     

潮汐环境下细粒泥沙沉降速度研究述评Ⅱ——计算方法与公式*

作为“潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评”的第二部分,详细介绍了在潮汐环境下确定细颗粒泥沙沉降速度的计算公式与相关方法。通过正式文献可以考证的,关于细颗粒泥沙沉速的计算公式逾百种,每个公式均有其一定理论或经验的背景,本文系统地分析并对比了不同背景的计算公式和方法：1）以粒径为主要因子的半经验公式（武水公式、Stocks公式等）,忽略了细颗粒泥沙的基本沉降特性;2）以含沙量为主要变量的泥沙沉速经验公式,不同研究者得到的结果或者公式的参数差异较大,在没有确认其计算条件、计算方法、测量工具、适用条件前,需谨慎选择,不能简单吸纳,尤其是在盐淡水混合的潮汐环境下,其相关关系和影响因子具有较强的特定性;3）劳斯公式拟合法所得的“有效沉速”,在计算过程把不同因子导致的泥沙颗粒向下的运动均归为泥沙重力沉降过程,物理概念不清晰;4）麦克劳林公式计算细颗粒泥沙沉速,符合沉速的物理定义,其理论性和物理意义也较强。     

淤泥质港泥沙研究技术创新与实践

文章基于天科院多年来在淤泥质港口工程实践中,所开发出的一些具有创新性的研究成果进行了综合概述。利用现场实测提出了利用风力推算水体含沙量的计算公式;根据细颗粒泥沙的特性研试了中子活化示踪沙技术;在浮泥运动特性的基础上开发了适航水深新技术;依据港口航道实测淤积规律,建立了一系列泥沙回淤计算公式。各项研究成果在各类港口工程的长期实践中得到验证,并结合港口发展形式对泥沙研究的趋势做了展望。     

南海海底管道冲刷深度预测（英文）

Scour depth prediction of offshore pipelines is of great significance to the design and construction of the submarine pipeline projects. In this paper, based on the CFD software package FLUENT and User Defined Function(UDF), an Eulerian two-phase model, which includes an Euler-Euler coupled model for water and sediment phases, and a turbulent model for the fluid phase, is adopted to predict the scour depth around pipelines. The model is verified by observation data obtained from laboratory experiments. On the basis of the simulations, the factors affecting the scour depth, including the effects of incipient velocity, pipe diameter and sediment particle size and so on, were investigated. Meanwhile, according to formulas of incipient velocity of various sediments, approximate calculation on theoretical scour depths is developed for pipelines of seven stations in the South China Sea, where engineering application information is available.     

混凝土联锁块护底软体排抗掀稳定分析

针对规范中软体排抗掀稳定计算公式未考虑水深影响的问题,对水流作用下混凝土联锁块软体排受力进行研究。采用理论推导方法,得出了新的混凝土联锁块软体排抗掀稳定计算公式,结合数模分析确定新公式的相关参数取值。新公式中考虑了水深的影响,采用临界断面平均流速替代规范公式的软体排边缘临界流速,较规范公式更为准确。分别采用新公式和规范公式对黑沙洲水道航道整治二期工程护底软体排抗掀稳定进行计算。分析结果表明:新公式较规范公式更能反映软体排实际受力情况。工程实践证明新公式具有较好的可靠性,可供类似工程参考和借鉴。     

无黏性均匀沙起动临界条件的统一

采用确定性分析方法,建立无黏性均匀沙起动流速公式,并用实测资料对其进行验证。通过理论推导,得出基于剪切力和水流功率的均匀沙起动临界条件表达式。对基于起动流速、剪切力和水流功率的均匀沙起动临界条件进行统一,得出各表达式之间的相互转换关系,证明三种起动临界条件在本质上是相互统一的。     

船闸引航道内的异重流淤积计算*

异重流淤积是引航道的主要淤积之一,其特点是淤积距离长、淤积总量大,如不及时清淤,则会减小通航水深、影响通航安全。在资料有限的条件下,采用已有公式对引航道的异重流淤积量进行初步计算,对认识引航道的淤积特性,制定初步的清淤方案有着重要的意义。在现有异重流淤积计算公式的基础上,提出了考虑异重流清水上升效应的沿程含沙量修正公式。与现有公式相比,其计算结果与实测值更接近,为异重流淤积量计算研究提供新途径。     

枢纽下游河床冲刷深度估算方法

根据沙量守恒原理,从宏观上建立了清水冲刷深度估算公式。公式涉及到床沙可悬百分数;推移质单宽率输沙量及其变化过程;冲刷过程中水流条件的变化;粗化层厚度及其级配等疑难问题。通过水槽试验和理论分析给出了这些问题的计算关系式,获得了冲刷深度估算方法。经试验资料检验,精度良好。