河道水流数值模型计算在邵武石壁溪河道综合治理中的应用

该文介绍邵武石壁溪河道综合治理中河道水流数值模型的应用。通过数值模型计算,求出石壁溪综合治理后河道沿程水位、流速场分布、特征断面流速、流量等变量的时空变化规律,揭示了铁路桥、弓墩桥下游、各个支流入汇处等河段的复杂流态和防冲问题,从优化水流流场角度,为石壁溪治理河道防冲方案优化提供了科学依据。     

不同来流量条件下藕池河东支水动力调整

自1950 年以来,随着下荆江裁弯、葛洲坝截流和三峡水库等水利工程的相继建设,荆江河段藕池口分流比逐年减少,而且近期出现长时段的断流问题。为认识汛期流量变化对水动力沿程调整的影响,基于实测地形数据和水文资料建立二维水动力数学模型,可为藕池河段河道整治、疏浚和水系连通工程实践提供参考。结果表明:中、低来流量条件下河道最大流速出现在梅田湖河段;中、高来流量下由于藕池河中支分流能力增加,黄金闸下游水流流速明显减少,最小流速集中在黄金闸—殷家洲河段。受逆坡作用影响下殷家洲河段水流动力轴线自上游开始逐渐偏向右岸,最大流速出现在梅田湖进口靠近河道左岸的口门处,右汊分流比受流量级和过流断面面积控制。     

平面二维水流数学模型在码头和取水口建筑物防洪影响计算分析中的应用

采用河道平面二维水流数学模型,对襄樊河段水流运动以及襄樊电厂二期工程大件码头和取水口工程对防洪的影响进行了数值模拟计算。结果表明:工程修建后上游河段最大壅水高度约0.02 m,最大壅水长度约为630 m,水流流态及水流流速分布无明显变化,对防洪影响不大。     

莲阳河特大桥斜跨河道的行洪影响分析

汕头市莲阳河特大桥斜跨莲阳河河道,与水流方向交角约63°,结合一维和二维水动力数学模型,分析工程建设对河道水位、流向、流速等方面的影响。结果表明:在桥梁斜跨河道,但桥墩顺水流布置的情况下,桥梁建设引起的水位壅高数值不大,对河道泄洪影响较小;桥墩周边及桥位河段流向和流速变化相对大,其他水域流速、流态变化较小,桥梁建设后对河道的流速、流态影响仅局限在局部河段,不会对河道整体河势造成影响,本项目桥梁斜跨河道且桥墩顺水流布置的方案可行。     

鉴江干流部分河段疏浚工程影响分析

通过建立水文数学模型等手段,分析鉴江干流部分河段疏浚工程对河道水动力、水生态等方面的影响情况。研究结果表明：河道疏浚后河道平均高程及深泓高程均有所下降,河道水位降低,河道行洪能力提高;疏浚完成后河道流态整体变化不大,且随着河道行洪断面得到恢复,有利于保持河势的稳定;施工期间以及河道疏浚后,地形地貌发生一定改变,疏浚河床附近水流和河床底质发生变化,将会对河道水生态环境造成影响。     

弯道导流河水流流动特性分析

采用数值模拟方法对某地涵工程弯道导流河水流流动进行数值仿真计算,主要包括水流流态、流速分布、冲淤计算分析等。不同工况下,导流河流态较为平顺,仅在进出口圆弧过渡段局部出现较大回流区且靠近内侧,不影响过船安全;不同工况下,导流河最大流速不超过0. 6 m/s,满足抗冲要求,不影响河床、河道边坡稳定。分析成果对类似工程设计具有一定的参考价值。     

江阴水道桃花港段长江岸线综合整治工程对河势的影响研究

桃花港段长江岸线综合整治工程位于长江下游江阴水道进口段南岸,岸线建有大量的石油、化工码头。此段水面开阔,滩地芦苇丛生,岸线呈内凹的平面形态,泥沙易于落淤,不利于码头前沿水深及河势稳定。采用潮汐河工模型试验与二维水流潮汐数学模型计算相结合的方法,研究3个不同岸线整治工程方案对河段河势的影响。通过研究认为:不同方案工程兴建后,对工程上下游河段水位、河道主流区流速场及禄安洲分流比影响均较小。工程局部区域的流态发生了明显的变化,原滩地范围内的回流消失,工程外侧水流趋于平顺。从综合整治效果来看,推荐方案(方案3)增加了码头前沿及后方的疏浚工程,既能满足岸线平顺的需要,也能满足该段深水岸线开发利用需求,对地方社会经济发展更加有利。     

码头和取水口建设对防洪影响的计算与分析

通过采用河道平面二维水流数学模型对襄樊河段水流运动以及襄樊电厂二期工程大件码头及取水口工程对防洪的影响进行了数值模拟计算。结果表明：工程修建后上游河段最大壅水高度约0．02m，最大壅水长度约为630m，水流流态及水流流速分布无明显变化，对防洪影响不大。     

东江干流新甘湾段堤线试验研究

简要分析东江干流新甘湾段河床的演变情况，通过河工模型试验研究和分析表明，该河段堤线移动后，所在河段水位，流速没有大的变化，对河道行洪、水流流态影响不明显。     

不同来流条件下都江堰河段 水流特性分析

本文采用平面二维数学模型模拟岷江都江堰河段内的水流运动,研究了不同来流条件下都江堰河段的水流特性,如内、外江与飞沙堰、宝瓶口分流比、都江堰河道断面平均流速和河道洪水位。模拟结果表明,内江的分流比与流量成正比,而外江的分流比则与流量成反比。这与常规认识的内、外江分流规律相悖。宝瓶口分流规律与实际观测情况相符,其分流比与流量成反比关系,并且其分流比例较低,保证成都平原的防洪安全。上游来流大小的改变对都江堰河道断面平均流速、洪水位影响不尽相同。每一级流量下的河道断面平均流速沿程变化规律基本一致;同一断面平均流速总体上随着来流流量的增大而增大;不同河段水位均随流量的增大而升高,但变化的幅度不同。     

松滋河堵支并流整治措施研究

松滋河是荆江分流入洞庭湖的最主要河流,由于分汉众多,水流分散,河道淤积,防洪形势不断恶化.因此堵支并流,缩短河道岸线就是一项可供选择的整治措施.本文采用一维可视化河网水流泥沙数学模型,对松滋河中支堵支并流,并进行河道疏浚的整治措施进行了研究.研究结果说明,该项措施可以做到不抬高上游水位,下游水位基本维持现状,疏浚河段能够长期维持,堵支疏浚整治措施基本可行.     

东风船舶公司船台滑道改造数学模型研究

由于工程修建后必然对河道水位和流态产生影响,为评价拟建工程对河道行洪、通航等方面影响大小,优化工程结构设计,采用非正交曲线坐标下的平面二维水流数学模型,对船台滑道改造前后河段水流情况进行了数值模拟。计算结果表明,工程修建后对附近河段水位和流速影响均很小,不会对河道河势、通航、行洪等方面带来不利影响。     

堆积体影响下陡缓坡河道水流特性研究

滑坡、泥石流等地质灾害常在河流岸边形成堆积体,占据主河道过流宽度,改变原有水流流态,影响行洪与航运安全。基于前期水槽试验,利用数值模拟设置多组坡度条件,研究了沿程水面线、流速、水流偏转及紊动能变化规律,探讨了堆积体影响下陡、缓坡河道水流特性。结果表明:由于陡、缓天然水流流态差异,其断面比能大小与坡度成正比,在堆积体影响下,水流特性存在明显差异;陡坡上游壅水高度大于缓坡,动能较大使水流惯性更强,因此堆积体中轴线附近的水流偏转幅度与紊动强度相比缓坡有明显提升;在堆积体下游,缓坡水流通过水跃消耗能量,各项水流特征逐渐恢复到天然状态;陡坡条件下由于天然水流处于急流,流速持续增大,边壁折冲流频繁且幅度较大,导致水流紊动较强,并在下游出现多个紊动能量核。研究结果进一步揭示了不同底坡下堆积体河道水流特性,可为地震次生地质灾害区的河流治理及河床演变研究提供参考。     

黄河内蒙河段水流数值模拟研究

针对黄河内蒙河段孔兑较多、洪水变幅较大、水文监测站点较少的实际情况,采用数值模拟方法,建立了内蒙河段水流数学模型,通过对模型的验证及孔兑入汇计算结果的分析,表明该模型可以真实反映内蒙河段孔兑入汇的流态及相关水力要素变化,可以作为该河段河道规划整治的研究手段之一。黄河内蒙河段孔兑的大流量入汇会对干流区的流态以及水位产生明显影响,使流向改变、水流上滩、水位壅高,因此区域防洪规划和河道整治中应予以高度重视。考虑到内蒙河段孔兑入汇干流带来的影响,不仅体现在水流形态上,而且泥沙淤积是河床演变的关键所在,加之短时段内又难以模拟水流的高含沙量过程,所以下一步工作将是在现有水流模拟基础上模拟计算含沙水流过程。     

橡胶坝底座对河流弯道段水沙运动影响的分析

本文以延河人工湖工程为研究对象，对人工渠化河流弯道段修建充水式橡胶坝工程后，橡胶坝底座引起河道水流流态和横向流速分布，河床演变和河道洪水位等水沙运动规律的变化进行了试验研究。试验发现，在橡胶坝工程修建后，橡胶坝底座对坝址上下游一定范围内 道横断面横向流速分布，河床冲淤２变化及河道沿程洪水位均具有一定的影响，影响的程度及范围随着河道洪峰流量的增大而加大，在河道凹岸支流有洪峰入汇的情况下，由于支流的顶     

弯曲河道对水流流态影响数值模拟

蜿蜒型河流是冲积平原常见的河型之一。针对具体河流的特定自然条件,需要对不同河道形态下的河道特性做出预测,以便选择和调整相应方案。采用集水动力模块、泥沙输运模块、污染物运移模块和水质预测模块为一体的环境流体动力学模型,利用计算机进行数值模拟,对京郊某弯曲河道3种河道形态在50年一遇洪水过程下进行数值模拟,在此基础上对3种工况下河道的水流特性进行分析,发现工况一弯道处凸岸流速先增加后减小,凹岸流速先减小后增大,凹岸水位明显高于凸岸水位;工况二两岸流速分布较为对称,叉道起到分洪滞洪作用;工况三两岸水流摆动现象不如工况一明显,衬砌工程量较小,并提出相应河道保护措施。     

某跨河大桥对河道防洪影响分析与评价

S255线龙桥东江大桥改扩建工程跨越东江,属河道管理范围内建设项目,大桥的建设对东江防洪、排涝、河势稳定等产生一定的影响。项目采用平面二维水流数学模型,研究拟建龙桥东江大桥改扩建前、后工程局部河段水流流态和水动力条件的变化,比较和分析拟建工程对工程局部河段水位、流速、流态等水流特性造成的影响。通过水文分析计算、数学模型建立求解、壅水分析计算、冲刷与淤积计算和河势影响分析等进行防洪综合评价。结果表明该跨河桥梁工程符合水利规划要求,满足防洪标准和通航标准,壅水对东江河道引水、泄洪影响较小,能满足防汛抢险的要求。     

弯道分流时支汊河段水流流态研究

以水槽试验为基础,对弯道分流时支汊河段水流现象进行了定性描述.采用三维声学多普勒流速仪对支汊河段水流特性进行了系统的试验研究,较为全面地分析了在主汊弯道的横向水流和水流惯性作用下,支汊河段水流的三维时均流速及流场、水面形态和纵向紊动强度等.结果表明:支汊河段流场存在分离区、回流区.为相的理论研究和工程实践提供借鉴和理论依据.     

新疆山溪性河流河道糙率分析

天然河道糙率是流量分析计算中的一个重要参数,河床糙率影响因素复杂,主要受河道河床质组成及床面特性、平面形态及水流流态、岸壁特性等河段特征要素控制。以部分山溪性河流实测资料为分析对象,得出多数河流糙率与水深关系较差,糙率一般随水深的增大而减小;糙率主要受河道河床质组成及床面特性、平面形态及水流流态、岸壁特性等河段特征因素影响。     

新孟河感潮河段支流口门闸下极限冲刷试验研究

感潮河段支流口门外江侧水流受涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,为保证河道堤防安全,避免在大流量引、排水时河道严重冲刷,危害临近建筑物,对闸下冲刷展开研究十分必要。以新孟河延伸拓浚工程界牌水利枢杻为例,构建1:50物理模型开展试验,结果表明:若新开河被开挖至粉砂层,由于粉砂起动流速较小,极易被水流冲起造成河道严重冲刷;由于水流在软硬介质边缘处会产生漩涡,不停的淘刷坑底,使冲刷坑不断加深,所以在进行建筑物护底设计时,应全河段宽度范围内进行防护;根据感潮河段水流受涨落潮牵制作用的水动力特征,可以有针对性的对主流路上冲刷较为严重的区域建筑物进行防护。