三峡两坝间水田角河段航道整治三维水流数学模型应用研究

水田角河段水流湍急,流态紊乱,船舶航行较困难,是三峡两坝间河段急需整治的重点河段之一。基于平面正交坐标和立面σ坐标拟合河道平面形态、地形和自由水面的不规则分布,建立了三维紊流数学模型。采用物理模型实测的三维流速分布对模型进行验证,模拟的流速值与实测值吻合良好,将模型应用于水田角河段航道整治工程实施前、后的三维流场计算,给出了水田角河段的分层和断面二次流流速分布。分析结果表明,炸礁、抛填等整治措施的综合利用能有效调整河段流速分布,是有效的整治方案,可供设计参考。     

山区河流二维阻力特性研究

针对目前平面二维水流计算中阻力确定困难,在前人工作的基础上,通过对大量山区河流水流资料的整理,分析了平面二维总阻力的计算方法,并提出了山区河流二维糙率计算的经验方式,可用于二维水流计算中。     

垂直入汇流量控制及航道水流条件综合研究*

针对垂直入汇干支流交汇区的平面布置难题,采用正态物理模型对支流的流量控制及交汇区航道水流条件进行模拟研究。试验遵循分流、导流、扩散的思路对支流的入汇路径进行优化,推荐方案试验结果表明：干流无流量时,枢纽能将支流来流按设计分流比分向干流上下游;干流有来流时,枢纽自动将支流来流调整至通过下游引渠汇入干流;各工况下交汇区航道水流条件均满足规范要求。通过增设隔板、流线型分流岛、导流板等综合优化措施能实现流量控制、改善垂直入汇交汇区的航道水流条件的目标。     

长江上游水井湾航道整治数值模拟*

水井湾滩段是长江上游弯道分汊河道,具有急、浅、险等多种碍航特性。洪中枯流量的差异引起主支汊分流比与分沙比的变化,河床不稳定。采用数值模拟方法,结合丁顺坝平面初步布置方案,研究丁顺坝坝头不同偏角布置下水井湾航道的通航水流条件及汊道分流比变化规律,对比分析各布置方案的计算结果得到平面布置最优方案。研究表明：通航水流条件与丁顺坝坝头偏角不成正向变动关系,坝头偏角存在合适区间;分汊主河道分流比与流量成反向变动关系,坝头偏角对河道分流比影响较小。研究结果可为同类型河流航道整治方案提供理论依据。     

规则波作用下方形排柱附近水流特性数值模拟

为研究规则波作用下方形排柱附近流动特性,基于计算流体力学软件FLOW-3D,运用质量源造波方法,离散RNG k-ε方程控制下的雷诺时均Navier-Stokes方程建立无反射三维数值波浪水槽.与物理模型试验结果对比,建立的数值模型性能良好.运用数值计算结果,分析排柱周围自由表面三维运动特征和方形排柱周围速度场与涡量场分...     

岷江—横江洪水顶托对向家坝水电站通航影响研究

通航为向家坝水电站功能之一。为发挥电站通航效益,明确电站适宜通航水流条件,前期通过实船试航试验初步确定电站最大通航流量不超8 500 m³/s,且最大泄洪流量不超2 200 m³/s双控标准。然而,在近年船舶通航实际调度中发现,向家坝水电站通航水流条件除受下泄流量影响以外,还受下游岷江、横江洪水顶托作用影响。通过建立向家坝—泸州一维非恒定流模型,模拟当汛期向家坝水电站依次按4 000 m³/s至8 000 m³/s各级流量恒定出库时,分别遭遇岷江、横江5～100 a一遇不同典型年洪水顶托后,向家坝水文站水位日变幅、小时变幅情况。得出当遭遇岷江50 a一遇、横江100 a一遇洪水顶托时,向家坝水文站最大水位小时变幅分别达0.55、1.19 m/h,最大水位日变幅分别达7.59、6.87 m/d;且仅当遭遇岷江、横江5～10 a一遇部分工况洪水顶托时,向家坝水文站水位满足小时变幅不超过1 m/h、日变幅不超过3 m/d双控要求,其余工况下水位变幅均超标准。研究成果可为后续向家坝水电站通航调度提供参考。     

水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响分析

水流阻力会对船舶航行造成一定阻碍,在浅水狭航道内,水流阻力影响变得格外显著,为此提出水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响研究。在静止水域中,通过质点化分析方法,研究水流对船舶流向行驶以及渡河行驶的影响;流动水域中,使用力学分析框架,研究逆向行驶以及同向行驶水流阻力变化,通过力学坐标系,探究渡河过程中水流阻力的变化对船体造成的影响。试验结果表明,分析结果明确有效,并且分析结果的多样性为浅水狭航道船舶航行提供理论支撑。     

潮汐河段主动式钩连体消能护滩效果现场观测分析

针对主动式钩连体消能护滩效果问题,对结构物抛设前后内部滩面高程变化、抛投试验区及周边水域流速变化及近底紊动强度、含沙量、底质颗粒级配变化进行了分析研究。对比分析表明,主动式钩连体的消能护滩效果较佳。得出如下结论:1)主动式钩连体减弱了抛投区内部水流强度且有整体阻水分流效果;2)抛投区域近底粗颗粒泥沙活动强度明显减弱,沉积环境向淤积方向转变;3)历经一次枯季水文过程、一次洪季水文过程后,抛投区内发生了全面淤积,平均淤高0.48 m。     

某汊道交汇海域港口平面布置

汊道交汇海域港口工程位置特殊,受两股涨潮流汇合与落潮流分流交汇、周边工程及工程自身填海等影响,工程区水域水流复杂,港口平面布置存在其特殊性。分析汊道交汇海域港口平面布置的主要影响因素,对码头前沿线走向、工程陆域填海进行多方案比选论证,并通过工程潮流整体数学模型试验及泥沙回淤分析研究验证方案的合理性,最终提出与汊道交汇海域建港条件相适应的港口平面布置方案。     

小溪滩枢纽下游导流堤布置及形式优化

针对小溪滩电站建成后枢纽调度、人工采砂等因素引起枢纽下游河道水沙特征、河道水位和流量发生改变的问题,结合引航道导流堤工程布置,进行变化地形条件下的枢纽下游通航水流条件分析与复核研究。采用数值模拟的方法,建立枢纽下游二维水动力数值模拟模型,对导流堤布置形式、尺寸参数等进行优化,通过多方案数值计算和成果对比分析,提出枢纽下游引航道导流堤建议布置方案,既满足变化地形条件下的通航水流条件要求,又降低了原设计方案对河道行洪能力的影响。