利用MIKE21前后处理模块实现河床冲淤可视化分析

为实现河床冲淤变化的可视化分析,结合2008、2009及2011年闽江下游大目埕河段实测地形资料,介绍了利用MIKE21前后处理模块中地形网格生成、数据提取及网格面积计算等常规功能建立河段数字高程模型(DEM)及河床冲淤可视化、横断面自动提取及冲淤量计算的基本流程。大目埕河段冲淤分析结果表明,2008、2009、2011年该河段总体呈冲刷状态,仅在边滩零星部位出现淤积,全河段河床平均下切2.31m,冲刷总量为659.22×104 m3。该研究方法简单方便,冲淤分析结果直观,可有效应用到河道演变分析中。     

斜护坦联合裙板消能工设计与试验验证

以多沙河流上某泄洪闸工程为例,基于斜护坦+裙板冲坑深度计算公式设计该泄洪闸下游消能工。试验验证表明,斜护坦和裙板设计基本合理,消除了水流顶冲和集中水流跌落现象,改善了河道冲淤形态,保证建筑物基础安全。分析河道冲淤形态及形成过程,发现拦河闸下游护坡需尽量与拦河闸同宽且顺应原河道走势,不宜束窄河床也不能过多扩散;限冲隔墙对保护河道长距离冲刷作用显著,但在水流集中的河段可能会引起水流跌落,淘刷隔墙基础;冲坑深度随来流量的增大逐渐加深,随下游水深的增加逐渐减小,两者相互制约,影响下游河道冲淤形态,可为类似工程设计提供参考。     

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。     

感潮河段横向泄洪冲刷和淤积特性试验研究

为研究横向直排泄洪对感潮河段局部冲刷和淤积问题,以闽江魁岐泄洪枢纽工程为例,通过大比尺水力模型试验,分别设计了不同河道径流、泄洪历时及涨落潮等试验工况,观测了不同试验工况下的河床冲淤特性.结果 表明,短历时泄洪落潮工况冲坑深度较涨潮工况增加约35％,长历时泄洪涨落潮工况冲坑深度相差约4％;受涨潮顶托作用,涨潮工况下河床...     

汉江中游仙人渡河段河道演变规律及趋势分析

针对丹江口水库建成后对汉江中游仙人渡河段河势的影响,基于历年实测资料,分析了汉江中游仙人渡河段的演变规律,进而探讨了河道演变趋势。结果表明,20世纪70年代以来,仙人渡河段深泓平面位置总体基本稳定,仅在不管洲汊道段发生主支汊易位,1977~1987年深泓位于不管洲汊道段的中汊,1987年以后深泓摆至右汊并保持稳定;河段深泓平均冲刷深度从1977~1987年的0.93m,减少至1987~2005年的0.35m以及2005~2012年的0.32m;河段高滩部分变化不大,但低滩部分冲淤较为剧烈,主要表现为郭家岗附近河岸崩塌、河道展宽导致江心滩的形成并发育,1977~2005年不管洲汊道段主支汊易位后的支汊淤积和主汊冲刷以及2005~2012年连续几场大洪水导致不管洲中汊的冲刷。据此推断,未来不管洲汊道段中汊发展成为主汊的可能性很小,河段深泓平面位置仍将维持现状,河势总体保持稳定,河段深泓平均冲刷强度均不会超过2005~2012年的均值(0.04m/年)。     

三峡库区黄花城河段泥沙淤积情况的二维数值模拟

为准确反映三峡库区真实的泥沙淤积情况,以已有二维平面水沙模型为基础,考虑絮凝及床面泥沙固结后密度变化等因素,改进细沙冲淤判别标准,推导出泥沙运动及河床演变方程,将改进后的模型应用于三峡水库典型淤沙河段黄花城河段的泥沙冲淤变化模拟中,模型计算值与实测值对比结果表明,模型模拟精度较好,改进的泥沙模型可较真实地反映库区细沙的输移特性。在此基础上,利用该改进模型预测水库运行未来20年(2013~2032年)黄花城河段的演变趋势,发现主要淤积部位在左汊,且重点淤积部位逐渐向左汊出口转移,右汊淤积发展相对缓慢,该河段仍保持淤积状态,但整体淤积速率有所放缓。研究成果对于准确预判三峡库区的泥沙淤积状况意义重大。     

三峡常年库区典型弯曲分汊河道演变特性分析

皇华城河道为三峡常年库区典型的弯曲分汊河道,在三峡成库后"蓄清排浑"模式影响下,该河道淤积强度大、迅速,且已造成航槽易位和摆动,航道条件极其不稳。依据皇华城河道实测地形、来水来沙资料,分析了河段泥沙冲淤特性、典型断面淤积变化、深泓线变化和通航影响,初步预测了该河道的通航状况和演变趋势。结果表明,皇华城河道存在细沙累积性淤积,淤积速度、厚度、范围均较大的特点,且主要淤积部位较为固定,淤积范围有上延趋势;河道左汊深泓年际间发生淤积变化,导致深泓线逐渐从左汊摆动至右汊。     

Hypack Max软件在河道冲淤分析中的应用

以南通如皋港区泓北沙前沿水域为例,基于实测水下地形资料,采用Hypack Max软件中的TIN模型绘制1995～2009年的河道冲淤图,计算了冲淤面积与冲淤量,依据冲淤图并结合等深线的变化,分析了水域冲淤变化规律.实例结果表明,该法可行、精度高,为研究河床演变提供了新的手段.     

三峡工程对长江中下游河道演变与岸线利用影响研究

基于长江中下游河道与岸线演变特点,结合实测资料分析了三峡工程蓄水运行以来长江中下游来水来沙、河床冲淤及河势变化情况,根据宜昌至大通河段一维水沙数学模型计算结果,预估了三峡工程正常蓄水运行后长江中下游河道演变趋势.结果表明,三峡工程运行后长江中下游总体河势变化不大,局部河段河势将有所调整.在此基础上,分析了三峡工程运行对长江中下游岸线开发利用的影响,并提出了减小不利影响的对策措施.     

长江镇扬河段世业洲右汊河床稳定性研究

基于实测数据,分析了镇扬河段世业洲右汊历年来水来沙特点,研究了镇江港码头工程附近河道河床近年来的冲淤变化。结果表明,世业洲汊道河段多年来一直维持相对稳定的河势,河道深泓走向和滩槽位置相对稳定;镇江港码头位于世业洲右汊凹岸,近岸动力较强;多年来滩槽位置相对稳定,深泓线和深槽靠近右岸;虽然近几年右汊左岸边滩变化较大,但深槽位置较稳定,前沿水深一直保持在-13.0m左右,无需开挖即可满足船舶停靠的要求,-10m水深的河宽多年来一直稳定在600m以上,具有良好的水域条件。     

赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤演变分析

为分析赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤变化,基于实测资料采用Mann-Kendall趋势检验法分析水沙变化,基于外洲水文站历年测绘资料,对外洲断面进行套绘分析,采用断面地形法计算控制断面冲淤量,并分析冲淤量与来水来沙量的相关关系。结果表明,外洲河段近年来沙系数减小,河段冲刷较为明显,主要原因为受万安水库截流与人类采砂活动的共同影响。研究成果可为赣江和鄱阳湖的开发提供指导。     

白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析

为研究白石水库泥沙冲淤特性,选取水库大坝至上游BD20断面,分别模拟汛期典型洪水过程和百年一遇洪水过程,分析洪水过程泥沙冲淤变化。结果表明,白石水库洪水期间最大输沙量与最大流量并不同步,在库区弯道处凹岸库底冲刷、凸岸库底淤积;同一断面的洪峰流量、最大输沙率不同步;洪水过后,淤积厚度随控制水位的升高而减小。     

三峡水库蓄水后江湖关系的研究

针对三峡工程投运后江湖关系的变化是影响长江中下游治理、水资源开发利用与保护策略的关键,分析了荆江河道冲刷、荆江三口分流、城陵矾水位及洞庭湖区冲淤的变化,基于三峡工程投运后的实测资料,指出长江中下游江湖关系变化的复杂性是长期研究的焦点,并评价了前人研究结果.     

淹没植被群周围泥沙冲淤特性研究

受自然条件影响和上下游来输沙限制,河道中被淹没植被群周围床面一般呈两侧冲刷、尾部淤积的状态。通过水槽试验模拟分析了河道中植被群周围地形变化特征,研究了不同淹没度下植被群周围泥沙冲淤机理。结果表明,植被群高度不影响其内部与两侧侵蚀变化过程,但较高植被群加速了冲刷速率,促使两侧侵蚀区域向植被群后方延伸;同时在上游无来沙条件下,植被群高度的增大有效抑制了尾流区泥沙沉积。     

降雨和径流综合作用下的细沟断面形态分异特征

为探究特定细沟自身的空间形态差异及其形成机制,采用室内模拟试验,研究了沿程冲刷与溯源侵蚀共同作用条件下细沟断面形态的分异特征。结果表明,沟宽与宽深比沿坡长方向呈先减小后增大的非线性规律,沟深则呈沿程减小的线性规律;沟宽与流量、坡度指数关系中的流量指数、坡度指数沿坡长方向分别由0.95、0.79降至0.47、0.31,沟深关系中流量与坡度指数也呈类似的沿程递减规律,宽深比指数关系中的两个指数在坡面下方均接近于0;沿程冲刷对细沟断面的塑造作用体现为沟宽与沟深的同时增加,作用强度沿坡长方向降低;溯源侵蚀的塑造作用体现为沟宽增大速率大于沟深,断面向宽浅方向发展,作用强度逆坡长方向降低;沿程冲刷与溯源侵蚀在空间上的叠加效应导致了细沟断面形态的分异特征。因此,在沟蚀防治过程中,可在一定汇流范围内布置截排水设施,以避免形成较大股流导致沿程冲刷与溯源侵蚀。     

ADCP在断面流速流向分布测验中的应用

江河水域在洪水期间通常需要对多个断面开展流速流向分布测验,为提高测验精度和效率需要优选最佳方法,针对传统流速流向仪测验法存在的缺陷,结合河口区的江道和潮汐特性,采用走航式声学多普勒流速仪(ADCP)沿断面走航进行流速流向测验,并以钱塘江三江口河段流速流向分布测验为例,得到了各断面垂线平均流速流向及分层流速信息表、断面垂线平均流速流向分布图和断面流速等值线图,结果表明该方法快速、高效清晰直观,机动性强。     

九段沙沙洲演变及其与水沙变化的响应关系

九段沙作为长江河口第三代冲积沙洲岛,自成为独立沙体以来,在各种河口水动力环境共同作用下地形不断发生变化。基于九段沙实测地形及卫星影像数据资料,通过相关软件分析了九段沙近期沙洲冲淤变化及地形演变,并研究了地形演变与水沙变化之间的响应关系。结果表明,1997~2008年受相关水利工程建设影响,0、-2m等深线沙体面积增加明显,-5m等深线沙体面积趋于稳定;同时,在陆海相互作用下,九段沙沙洲头部以冲刷为主,各年断面形态大致相似;沙洲中部各年淤积量逐步增大,特别是其尾部淤积尤为明显,断面形态有较大改变;沙洲尾端有冲刷趋势,这与沙洲尾端平面形态有关。但总体上,整个沙洲呈淤积大于冲刷趋势,其椭圆形态基本无变化;流域水沙变化与浅滩面积响应不明显,因而1997~2008年乃至其后一段时间内,长江口深水航道工程导堤阻流将是九段沙淤积响应的主要因素。     

S型流道冷板的流体域熵产分析及流道优化

粘性流体在流动和传热过程中,由于粘性耗散和热传导的存在造成能量损失。为分析流体流动和传热过程的能量损失并得到冷板的最优流道形式,本文以某电子器件用S型流道液冷冷板为分析对象,通过数值模拟,得到S型流道液冷冷板的流体域熵产率随工质流量的变化规律,对流体域充分发展的直段和弯段内熵产率大小进行了比较,并在固定流量下,分析了熵产率大小沿工质流动方向上的变化情况。提出冷板流道优化方案,并从换热表现、压头损失和总能量损失三方面对不同流道形式的冷板进行了综合评价和比较,得到了冷板流道的最优形式,为工程实际提供参考。