岛群海域环境下泥沙运动及地形冲淤变化数值模拟研究

建立波浪、潮流共同作用下泥沙运动及地形冲淤积变化数学模型,并根据2007年4月份实测水文泥沙资料对模型进行了验证,验证表明,潮位、垂线流速、流向及含沙量过程的计算值与实测值吻合良好;波浪、潮流共同作用下悬沙引起的冲淤变化与实测冲淤分布趋势基本一致,较好地复演了洋山港工程建设后海域流场、含沙量场和地形变化.运用该模型对洋山深水港西港区工程方案进行了数学模型研究,研究表明,汊道方案实施后,由于颗珠山汉道的存在,使得通道内水流向北偏移,使得通道北侧西部流速较工程前流速有所增加,使西港区地形基本保持冲淤平衡略有冲刷;颗珠山汊道的存在,能够继续保持目前通道南侧淤积,北部刷深的格局,对西部港区的建设是有利的.     

钱塘江南岸上虞拟建港区潮流泥沙数模研究

钱塘江航运的发展一直受到深槽线平面摆动、纵向庞大的沙坎浅水区和涌潮3个因素的制约, 上虞港区建港条件也取决于上述因素.建立了大范围的潮流泥沙数值模型,在对模型进行多次验证的基础上,数值模拟了拟建上虞港区的潮流场、泥沙场,并对港区的潮流、泥沙场进行了分析,预测了钱塘江河口规划堤线方案实施后港区潮流、泥沙场的变化,为上虞港的规划和预可方案研究提供了技术依据.     

广州港南沙港区深水航道水沙问题研究

在多年现场实测资料的基础上,对广州港南沙港区深水航道所在海区(工程海区)的水文泥沙特征进行了分析;使用TK-2D软件建立了工程海区的基于不规则三角形网格的潮流数学模型,在根据现场实测资料对模型进行充分验证的基础上对广州港南沙港区深水航道三期工程进行了潮流数值模拟研究,分析了深水航道工程造成的潮流场变化;对深水航道三期工程实施后的泥沙淤积强度和淤积量进行了计算.研究结果表明,从潮流泥沙角度讲,广州港南沙港区深水航道三期工程是完全可行的.     

洋口港区烂沙洋北水道航道开挖可行性研究

为满足洋口港区发展需求,应对船舶大型化趋势,开展了烂沙洋北水道自然水深航道浚深的可行性研究。依据现场实测风速、潮流、波浪、泥沙等资料,进行了工程海域气象、水文、地貌等自然条件的综合分析,建立了辐射沙脊群洋口港区二维波浪潮流泥沙数学模型,对航道开挖方案实施后的潮流、泥沙进行了数值模拟,并预报了航道开挖后的常年回淤量和大风天的淤强分布。计算结果表明,航道开挖前后海区内潮流场变化不大,疏浚段流速略有变化;航道开挖后的常年回淤量小于700万m3,一次大风过程航道内不会发生骤淤碍航。因此,初步论证了烂沙洋北水道航道开挖是可行的。     

广州港南沙港区附近水动力环境情景模拟分析

广州港南沙港区处于蕉门、虎门下泄流与伶仃洋上溯潮流的交汇区,港区水动力环境十分复杂.近年来鸡抱沙围垦工程进展迅速,港区附近陆域边界、水动力环境都在不断发生着变化.为了分析这种变化对南沙港区维护的利弊,主要采用数学模型动态情景模拟手段,分析了现状及鸡抱沙尾部下延对南沙港区的影响,针对水动力条件的变化,提出了减轻港池泥沙回淤的一些措施.     

深中通道工程对珠江口水动力环境影响

深圳至中山跨江通道工程(简称深中通道)连接深圳和中山两市,跨越珠江口内伶仃洋"三滩两槽",大型人工岛及大量桥墩的存在必然对珠江口水域的水流动力环境造成一定的影响。通过伶仃洋潮流物理模型试验,研究深中通道各工程方案对珠江口水动力环境的影响。研究结果表明:A2方案(伶仃航道隧道+矾石航道桥梁)对潮位影响最大、其他次之;人工岛及桥墩附近水域流态变化较明显,以人工岛最大,通风井、锚碇、主塔、索塔等建筑物次之,非通航桥墩附近流态变化不明显,桥轴线5 km以远水域已基本不受工程影响。总体而言,各工程方案对伶仃洋滩槽格局影响都不大,结合其他专题研究,一致推荐A3方案(伶仃航道桥梁+矾石航道隧道)作为深中通道合理可行方案。     

疏浚工程对回淤影响的数值模拟研究

采用二维潮流泥沙数学模型,根据深圳西部港区主要港口的年维护疏浚量,计算分析疏浚工程对周围港区回淤的影响,为港区施工的科学管理提供依据。     

半封闭式港湾水动力特性分析——以香洲港为例

受系列工程建设影响，半封闭式港湾往往出现水动力减弱，水体交换变差的现象，为研究工程建设对半封闭式港湾的水动力环境的影响，以珠江河口典型的半封闭式港湾香洲渔港为例，研究周边地区控制性详细规划对香洲渔港泄洪纳潮、水体交换等方面的影响。结果表明：规划方案实施后，规划区附近水域及上游口门水位变化不大，伶仃洋西侧潮流通道潮量变化较小，但香洲港港区潮量减小约1%,水动力进一步减弱，水体半交换周期增加约3.2%,尤其港区西北角水体交换能力相对较差，长期对水环境不利，有必要采取水动力增强措施。研究成果可为香洲港海域水动力提升整治提供参考。     

基于河势变化条件的张靖过江通道线位比选分析

长江澄通河段福姜沙段多汊并存,受上游径流和下游潮流双重作用,水动力条件和河床演变复杂。拟建张靖过江通道线位,南岸在张家港市十字港附近,北岸在靖江市新六助港-夏仕港之间,横跨福姜沙及福左、福右汊道。过福右汊道拟采用隧道工程(A线),过福左汊道有桥梁工程(A1线)和隧道工程(A2)两种方案。采用实测资料对近期张靖过江通道拟选线位上下游附近河势变化、河床稳定性等进行了研究,就工程河段滩槽、深泓稳定性和河床断面、冲淤变化等进行了对比分析。通过分析,推荐采用河床较为稳定的"A+A1"线位方案作为张靖过江通道方案。研究成果可为工程设计和决策提供技术依据     

马迹山港区潮汐、潮流现势分析

马迹山港区是舟山群岛新区发展国际物流岛的核心组成部分,研究马迹山港区的潮汐、潮流特征,对港区开发与安全生产具有重要的指导意义.2012年7-8月开展了马迹山港区综合水文测验,获取了潮位和潮流资料.采用潮汐调和分析法获取了各主要分潮的调和常数,结果显示港区潮汐归属为正规半日潮类型,但“日不等现象”较为显著;分析了港区实测潮流的分布特征,采用潮流调和方法计算各主要分潮流的调和常数,结果显示港区潮流归属为非正规半日浅海潮类型.     

瓯江三溪口航电枢纽引航道布置优化试验研究

三溪口枢纽位于多湾河段连接处,引航道及口门区水流条件复杂,上游半开敞式引航道受枢纽泄流影响较大,下游引航道受下游45°弯道和小支流影响较大。通过枢纽整体水力学模型试验分析了引航道口门区的通航水流条件,并给出了优化布置方案。枢纽泄洪水库动水对上游引航道内水流干扰大,通过对比分析提出了保证通航安全的枢纽泄洪调度建议。通过合理疏浚河道凸岸滩地,并适当调整引航道布置长度和角度,有效地改善了下游引航道口门区的通航水流条件。     

水利枢纽船闸引航道口门区流态改善措施

阐述了水利枢纽船闸引航道口门区各种不利流态产生的原因，及其危害性，和提出了改善的措施。并结合工程实例说明这些改善措施的效果。     

下福水利枢纽工程通航水流条件研究

根据下福水利枢纽水工模型的试验资料，分析了枢纽运行期的闸门调度、机组组合运行等对口门区通航水流的影响，提出满足口门区通航水流条件的枢纽运行方式。     

河床取料对枢纽通航水流条件的影响

开挖河床料场使河床地形突变,可导致枢纽通航水流条件发生较大变化。基于SMS软件,以NavierStokes方程为数学模型基础,采用加权余量伽辽金有限元求解方法,对澜沧江橄榄坝枢纽工程上下游河床有无取料场的水流流场进行数值模拟,分析取料场对水流流场和枢纽通航水流条件的影响。分析表明,取料场对上下游口门区通航水流条件有一定影响,但对上游影响较小,对下游影响较为明显。具体体现为上游取料场对主流流向、口门区回流范围无大的影响,但稍许降低断面流速;下游取料场改变下游主流方向,使主流偏离引航道口门区,有效降低了口门区斜向水流流速,水流平顺,有利于船舶航行。模拟结果表明,橄榄坝枢纽河床取料对通航有利,为工程设计提供了关键的技术支撑。     

NUMERICAL STUDY ON THE THREE-DIMENSIONAL CHARACTERISTICS OF THE TIDAL CURRENT AROUND HARBOR ENTRANCE

A three-dimensional (3-D) numerical model is established to investigate the tidal current motion characteristics around the harbor entrance. Computational approaches consist of the finite difference method, time-splitting technique, C-grid, and a high-order turbulence closure model. The Ocean General Circulation Model (OGCM) inundation scheme is incorporated in the model. An engineering application, Lianyungang Harbor, China, is used as a real-life case. The model is validated by showing that the simulated results agree well with the field data. In the approach channel, the tidal current shows a deflection effect especially in the bottom layer. As for Lianyungang Harbor, a jet flow forms at the tip of the northern breakwater, which drives a circulation flow at the inner side of the harbor entrance. In the vertical, the flow is significantly stratified at the entrance section within the channel, where the flow direction varies between layers and the speed distribution is quite uniform. These 3-D features become less evident to the offshore. Additionally, the sensitivity analysis shows that the flow deflection is related to the channel depth. Simulation results also imply that the siltation rate at the entrance section of the approach channel tends to be more uniform by the 3-D flow motion feature, and could be more significant with the increase of the channel depth.     

沿海挡潮闸下港道监测方法的改进

感潮河口建闸后,河口区的潮波运动形态发生改变,径流与潮流间的能量平衡重新调整,引起闸下港道淤积,导致泄洪不畅,加剧洪涝灾害损失。为最大限度地减轻闸下港道淤积带来的危害,在进行工程整治的同时,必须弄清闸下港道泥沙运动规律,找到一条科学、合理、有效的治理方法和途径。以江苏省里下河地区的射阳河、新洋港、黄沙港、斗龙港为范例,提出挡潮闸下港道监测方法的改进。     

分汊河段船闸引航道整治试验研究

大洑潭枢纽位于沅水上游,处在山区限制性河道,其通航水流条件十分复杂,不利于通航。针对上、下游引航道口门区和连接段水流条件差、横流较大、洲尾通航困难及小流量下通航水深不足等问题,设计和修建大洑潭枢纽船闸整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸引航道口门区、连接段及洲尾处通航水流条件进行系统的试验研究。模型试验结果表明,船闸枢纽平面布置存在缺陷,上游船闸引航道口门区及连接段水流条件易受江心洲分汊口斜流影响,尤其左右两汊同时泄流下,船舶航行难度较大。整治方案采取加长导航墙和修建丁坝、顺坝及开挖航槽等措施进行试验研究,发现优化方案④下的通航、船模水流条件得到明显改善,确定了在该条件下的最大通航流量,并论证了在此方案下通航的安全性和工程可行性。     

水电站引航道透空式隔流堤水力学试验研究

水电站引航道隔流堤采用透空型式,虽可调整航道口门区的流速分布,改善不良流态,但也会对引航道停泊段的水流条件产生不利影响。结合构皮滩水电站工程实际,采用水工模型试验和船模试验的方法,对构皮滩水电站下游引航道隔流堤不同透空形式的水力学特性进行了研究。结果表明：在透水通道平面角度45°,透水通道9个,透水面积75.6 m2时,下游引航道停泊段及口门区的水流条件均满足通航要求。对类似工程具有参考借鉴作用。     

三峡水利枢纽上下游引航道冲沙措施研究

借鉴葛洲坝工程的成功经验,有必要采用“动水冲沙“的方法解决三峡枢纽运行至中后期上、下游引航道中的泥沙淤积量较大的问题。为论证冲沙设施布置合理与否及不同大小冲沙流量的冲沙效果等,在完成地下电厂方案的长系列水文年(31 2a至70 6a)淤积试验后对各种年型及冲沙引用流量进行了冲沙试验。冲沙试验成果表明:上下游引航道冲沙效果随冲沙流量增大而增大,下游水位降低对提高冲沙效果有一定成效,上下游引航道水流条件不同,冲沙效果下游往往受上游影响,根据非平衡输沙原理,同一冲沙流量条件下,上游冲沙量较大时,下游冲沙量会有所减少。     

深水航道工程对长江口流场的影响

该文建立了一个长江口二维流场数值模型,分别对深水航道工程实施前后长江口流场进行计算,计算结果显示深水航道工程对长江口影响区域主要集中在北槽及工程施工地点附近,而对距离较远的测站影响小。通过对各测站水位、流速和断面潮量变化的分析,表明工程对长江口水位的影响较小而对流速和南北槽进口断面潮量的影响较大。