船闸布置在弯道凹凸岸附近时通航条件分析

统计了枢纽中通航建筑物的布置现状,阐述了枢纽中船闸布置的有关规定,重点对通航建筑物布置在凹岸或凸岸附近时的边界、水流和航行条件作综合分析.分析表明:船闸布置在凹岸时的有利条件多于凸岸;当船闸引航道口门区处在弯道段时,会受斜向水流与弯道水流的共同作用,增加船舶(队)进出口门的难度;当连接段处在弯道段时,船舶(队)受到弯道水流与航线夹角和船队轴线与航线夹角的双重作用,船舶操舵较顺直河段困难.同时需研究船舶(队)回转半径与操舵角的关系.     

带扭曲舵船舶自航因子数值预报

为研究扭曲舵的节能效果,以标准船模KVLCC2为对象,设计了合适的扭曲舵,进行基于CFD方法的实船自航因子预报。该文首先以带常规舵的船模为对象进行了船-舵模型阻力试验、螺旋桨模型敞水试验和船-桨-舵模型自航试验数值模拟,通过数值结果与试验结果的对比,验证了数值方法的有效性。然后根据螺旋桨尾部流场设计扭曲舵,进行了带扭曲舵的船-舵模型阻力试验和船-桨-舵模型自航试验数值模拟,基于数值模拟结果,分析得到了实船自航因子,并将其与带普通舵的实船自航因子进行比较;结果表明,所设计的扭曲舵可以较好地提高螺旋桨推进效率,使相同航速下的螺旋桨转速降低,达到期望的节能效果。     

内河航道中船行波在岸坡爬高的数值模拟

该文基于RANS方程、RNG k-ε湍流模型建立数值波浪水池,用VOF法追踪自由面的位置,并模拟了内河航道中船行波的生成、传播、爬高和岸壁反射过程,且与典型断面航道中船行波在岸坡最大爬高和回落的现场测量值进行了比较,验证了数值模型的有效性。通过对航道中船行波进行数值模拟,获得了船行波的波形及其在岸坡上爬高与回落的最大值。分析了船舶吃水、航速和航道岸坡倾角对特征波高以及最大爬高与回落的影响。最后建立了计算船行波特征波高、爬高和回落的经验公式。     

基于CFD方法的船/桨/舵干扰数值模拟

船/桨/舵相互干扰研究在传统船型优化设计和新船型的开发中具有重要意义。应用计算流体力学(CFD)方法对带桨的KCS集装箱船及带桨和舵的KVLCC2油船非稳态粘流场进行了数值模拟,其中船桨舵干扰计算分别采用动量源法、MRF法和滑移网格法,分析研究了各方法及其结果的异同。研究表明不同模拟计算方法均能合理预报出船/桨/舵相互干扰相互作用下速度场和压力场分布等详细流场信息,可用于计算船体阻力、表面压力和桨盘面伴流等。通过这种详细的数值模拟研究,可以更好地理解复杂流动干扰现象。     

浏河口土工合成织物加筋土护岸工程

位于长江河口段的浏河口河岸因受潮汐、风浪、船行波的侵蚀和冲刷、河岸严重坍塌，已成险工，急需修建护岸工程。工程中使用了高分子聚脂合成纤维修建加筋土挡墙，并在加筋体表面护砌混凝土预制块。由于土工合成筋材和土体界面剪向应力的效应，使其土体所受剪力转化为筋材的拉力，充分发挥了筋材强度高的特性，限制了土体的侧向变形，保证了岸线的内部稳定。使用钢筋混凝土锚定板护面，既可防止土工合成织物的老化，又可保护河岸免受     

基于CFD的船-舵水动力干扰数值研究

该文采用基于RANS方程求解的CFD方法,对匀速直航的船-舵系统的黏性绕流场进行数值模拟,计算了不同船速和不同舵角下的船-舵水动力干扰系数,计算中忽略了自由面兴波及螺旋桨的影响。文中以KVLCC1船、舵模型为研究对象,首先将数值计算的船舶水动力及船-舵水动力干扰系数结果与模型试验数据进行比较,验证了所采用数值方法的有效性;随后,对船-舵系统、裸船体和敞水舵分别进行计算,通过水动力计算结果的比较以及流场分析,对船-舵水动力相互作用进行了数值研究。     

游艇波浪侵蚀长港河河岸的计算分析

船行波导致的河岸侵蚀对土地资源和堤防构成威胁。游艇体量小,其危害往往被忽视,然而快速航行的游艇会对河岸产生严重损坏。目前量化评估船行波侵蚀河岸的文献很少。建立船行波引起河岸侵蚀后退的估算模型,并结合鄂州市长港河侵蚀进行实例计算。研究过程由三部分组成:一是现场勘测和调研,包括采集河岸土样,测量河道特征参数,调查长港河船舶类型、船舶技术参数及各类船舶每天航行频次;二是开展室内土工试验,测定土样颗粒级配曲线和临界剪应力,以评估河岸的抗侵蚀性;三是开展河岸侵蚀的数值计算,包括计算游艇船行波要素,采用侧向侵蚀模型计算河岸侵蚀率。计算结果表明,在游艇船行波侵蚀作用下,长港河河岸年平均侵蚀后退54.4 cm,与现场调研结果基本相符。     

壁面喷流船用舵水动力的理论预测

本文提出具有壁面切向喷流的船用舵水动力学计算的一种方法,其中用Theodorsen方法求解钝尾有分离的势流问题。用Spalding统一边界层理论作粘性计算,以及用Lighthill的当量源方法考虑粘性/势流的耦合效应。通过对一个特定舵的计算,发现壁面喷流对提高舵效有较大潜力,预测了壁面喷流舵在船舶应用上有其研制开发的前景。     

多种护岸型式在栟茶运河治理工程中的应用

针对栟茶运河的功能和地质特点,对比了多种护岸型式的特点,按照不同河段的防护需求,选择了合适的护岸措施,有效防止船行波冲刷破坏和岸坡坍塌,提升河道水环境质量,经济技术合理可行,生态环境得到有效兼顾,实现河道长效治理目标。     

Evaluation of the Effectiveness of a Living Shoreline in a Confined,Non‐Tidal Waterway Subject to Heavy Shipping Traffic

River bank erosion is a point of concern along navigable waterways because it increases the likelihood of bank failure. In non‐tidal and restricted fetch waterways, bank failure is mainly the result of extreme weather events and ship wave action. To counteract progressive bank erosion, nature‐friendly bank protection (a ‘living’ shoreline) has been installed in a stretch of the Lys (Belgium). It consists of off‐bank timber piling, which separates the fairway from the shallow water riverine environment, and a reed belt, planted at the base of the vertical cut bank. To evaluate its effectiveness, short‐term and long‐term field studies were carried out. The long‐term topographic survey did not reveal a clear difference in bank erosion rates between the surveyed nature‐friendly protected and naturally eroding embayments. Horizontal bank retreat could however not be linked directly to occasional flooding events and frequent ship wave action, although the latter's influence was inferred qualitatively. Based on velocity and turbidity measurements, the short‐term study pointed out the importance of an individual ship's wave action on bed and bank erosion behind the off‐bank timber piling. All ships were able to resuspend sandy bed sediments; yet, only a significant higher sediment volume was transported because of shipping traffic of the European Conference of Ministers of Transport (ECMT) classes IV and Va. If ship wave energy exceeded 45 Jm^?2, silty bank particles were dislodged from the river bank. Although validation of the results by longer term assessments may complete the physical insight in river bank erosion, the study indicated that this particular bank protecting configuration does not provide sufficient protection against ship wave action and does not adequately prevent further bank erosion. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

某水库崩积坡坍岸模型模拟预测

针对某水库蓄水后库区崩积坡因水环境改变引起的库岸再造坍岸问题,结合现场崩积物分布发育和历史洪水坍岸调查成果,开展了不同稳定坡角和水位条件下的室内模型试验研究,进行了图解法坍岸宽度预测和极限平衡法坍岸稳定计算,并对库区崩积坡坍岸进行了综合评价。模型试验揭示的崩积坡坍岸模式与现场历史洪水坍岸特征较接近,图解法和极限平衡法结果吻合较好。定量预测的库区典型崩积坡坍岸宽度和高程为水库工程建设和移民安置提供了技术支持。     

河道岸滩稳定性综合评价方法

为了评价河岸边界条件和河流动力条件对岸滩稳定性的影响,以河道岸滩崩塌影响因子层次结构模型和权重系数为基础,将定性指标定量化和定量指标标准化,构造了枯水期和洪水期岸滩稳定综合评价函数,提出了考虑多种因素影响的岸滩稳定性综合评价方法。对拟定的3种不同土壤性质、边界条件和水动力条件的河段岸滩稳定性评价结果表明,岸滩稳定性综合评价过程和评价方法是合理的。     

Determination of bank erodibility for natural and anthropogenic bank materials using a model of lateral migration and observed erosion along the Willamette River,Oregon, USA

Many large rivers flow through a variety of geologic materials. Within the span of several kilometres, bends may alternately flow against recently reworked sediments, older, more indurated sediments or highly resistant materials. As sediment size, cementation, and other properties strongly influence the erodibility of river banks, erosion rates and channel planform are likely to vary significantly along the length of large rivers. In order to assess the role of bank materials on bank erosion rates, we develop a method for detecting relative differences in erodibility between bank materials along large floodplains. By coupling historic patterns of channel change with a simple model of bank erodibility we are able to track relative changes in bank erodibility among time intervals and bank materials. We apply our analysis to the upper Willamette River, in northwestern Oregon for three time periods: 1850–1895, 1895–1932 and 1972–1995 and compute relative differences in bank erodibility for Holocene alluvium, partially cemented Pleistocene gravels, and revetments constructed in the 20th century. Although the Willamette is fundamentally an anastomosing river, we apply the model to single‐thread portions of the channel that evolved through lateral migration. Our simple model of bank erodibility reveals that for all three‐time periods, banks composed of Holocene alluvium are at least 2–5 times more erodible than banks composed of Pleistocene gravels. Revetment installed in the 20th century is highly resistant to erosion and is at least 10 times less erodible than Pleistocene gravels. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

河岸临界崩塌高度的研究

从河床冲刷下切与河岸应力的变化关系出发,分析了陡坡和垂直岸滩的崩塌挫落机制。在河床冲刷下切或者岸滩淘刷的过程中,黏性岸滩会出现纵向裂隙,促使河流岸滩崩塌。通过河岸崩塌体的稳定分析,导出折线河岸初次崩塌及二次崩塌的临界崩塌高度公式。河岸崩塌高度主要取决于河岸边界、水流因子、渗流强度、河道冲淤和岸坡土质等方面的因素。当河岸高度大于临界崩塌高度时,河岸发生崩塌。利用天然河岸崩塌高度的研究成果与模型沙崩塌高度的试验资料检验岸滩崩塌高度公式的合理性,证实了计算结果与实际基本相符。     

三峡库区某库岸边坡渗流及稳定性分析

在渗流稳定性分析理论的基础上,采用SEEP/W软件和SLOPE软件研究了三峡库区某库岸边坡随库水位变化条件下的渗流和稳定性变化规律。研究表明,三峡水库蓄水到175 m水位时,虽然该岸坡不存在滑移失稳,但岸坡所处自然条件发生很大改变,由于波浪对库岸边坡的淘蚀作用,可能产生不同程度的塌岸,建议采取相应的护坡防护措施。     

江河崩岸问题研究综述

天然江河崩岸问题十分复杂,崩岸的发生条件及机理尚不清楚。通过回顾以往的研究工作及成果,将其归纳为4种学术观点,指出目前研究中存在的问题,如各种观点均不能完全解释崩岸成因及机理;崩岸类型区分不明,未形成理论模式;缺乏多学科联合的专题研究;缺乏崩岸实测资料等,指明了进一步研究崩岸成因和机理的方向。     

河岸淘刷及其对河岸崩塌的影响

通过研究河岸岸脚淘刷机理与岸滩稳定性，把岸脚淘刷与岸滩崩塌有机地连接在一起。在分析岸滩泥沙起动特点和顺直河段剪切力分布的基础上，指出在同样的水流条件下，河岸泥沙比河底泥沙更容易起动和冲刷，顺直河道的河岸冲刷主要发生在岸边的中下部或岸脚的地方。借用水流泥沙运动理论、水流动力理论和水流涡流理论就弯曲河道的淘刷机理进行了分析探讨，指出在主流和副流的共同作用下，弯道进口处的凸岸、弯道及其出口处的凹岸都属于高剪切力区。河岸淘刷严重，其中凹岸岸脚处的剪切力最大、淘刷最严重。河岸的侧向冲刷，特别是岸（堤）脚的冲刷，导致岸滩泥沙块体的滑力（矩）增加。阻滑力（矩）减小，相应的稳定系数减小，当冲刷到一定程度，岸滩崩塌。     

鱼尾舵水动力性能研究

本文提出了一种计算带制流板的鱼尾舵在螺旋桨流中水动力性能的方法。舵的水动力及其对周围流场的影响面元法计算，螺旋桨性能及尾流场通过无了叶数的简易螺旋桨理论来预估，而舵上下制流板的影响则应用升力面理论涡格法来计算。     

水库塌岸预测的运用原则

在10多座已蓄水运行的大型水库塌岸现场调查统计的基础上,总结了塌岸分布规律,发现了土体塌岸具有的水敏性特征,提出了水库塌岸预测的运用原则,使塌岸预测更具科学性和合理性,提高了塌岸预测的准确性,可较好地指导水库塌岸的预测工作。     

受损河岸生态修复技术

我国中小河流的护岸工程只考虑工程的耐久性多采用混凝土护岸的基本模式,忽视河流的生态功能,破坏了河流的各种生态过程,导致河流污染严重,生态作用越来越小。本文提出了基于生物多样化保护的受损河岸生态修复技术及其评价指标。