潮流波浪作用下丁坝坝头概化模型的冲刷试验

根据窦国仁波浪潮流共同作用下的全沙模型相似理论，设计了长江口深水航道北槽概化物理模型．进行了清水潮流和潮流波浪、浑水潮流波浪作用下的4条丁坝坝头冲刷试验，给出了各丁坝坝头冲刷坑深度随时间的变化，对比了3种试验条件下丁坝坝头冲刷坑的深度．     

河流海岸研究所

河流海岸研究所（河港研究所）是国内最早从事潮汐、波浪及河流动力和泥沙模型试验,首家进行不规则波试验，首次进行不稳定流流域防洪试验、潮汐泥沙和潮汐水流中污染扩散等试验的单位,在国内首创了全沙模型及波浪和潮流共同作用下的浑水动床泥沙模型相似律,在泥沙运动规律、物理模型相似理论和试验技术等方面具有较高水平，尤其是在泥沙物理模拟技术上处于国际领先地位。     

波、流共同作用下浑水动床整体模型的比尺设计及模型沙选择

目前应用动床模型同时复演波浪、潮流及泥沙运动研究成果甚少，本文结合某港外航道泥抄回淤问题．根据波、流共同作用下水动力相似要求，进行模型设计和模型抄选择。文中对有关相似理论和试验方法进行了探讨。     

波浪潮流共同作用下的二维泥沙数学模型

波浪和潮流是海岸泥沙运动的主要动力因素。本文在一般的二维潮流泥沙数学模型基础上,考虑到整个波浪场对泥沙运动的影响,建立了波浪潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,并将此模型用于锦州湾潮流场、波浪场、泥沙分布和冲淤计算中,得到了与实测资料相一致的结果。     

博贺电厂海区波、流共同作用下的悬沙数值模拟

博贺电厂厂址濒临南海,受南海潮流、波浪作用,水流运动复杂。为了有效地研究和预报工程海区的潮流、泥沙运动,必须考虑潮流、波浪和泥沙的综合作用。结合目前研究成果,建立博贺港海区波浪、潮流共同作用下的平面二维泥沙数学模型,并采用实测的同步水文泥沙资料对所建模型进行了验证。在此基础上,对博贺电厂不同方案实施后海区的潮流、泥沙运动进行了模拟和研究。     

应用多重尺度法推导浅水波方程和悬沙扩散方程

根据潮流、波浪及湍流运动尺度不同的特点，引入奇异摄动理论中的多重尺度法，应用导数展开法分离Navier-Stokes方程和质量传输方程，导出了波浪作用下的浅水环流方程、潮位和潮流作用下的浅水波方程及波流联合作用下的悬水扩散方程，用数学方法解释了潮流波浪的相互作用和影响。并与雷诺方程进行了比较。为研究海岸动力因素运动规律和诸动力因素与海岸相互作用奠定了理论基础。     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力的研究

本文将湍流猝发理论用于潮流与波浪共同作用下挟沙能力的研究。基于湍流猝发的时空尺度得到波浪和潮流作用下床面泥沙上扬通量 ,然后根据连续律 ,建立了平衡近底含沙量的理论表达式。进而根据波浪掀沙和潮流输沙的模式 ,推导得出了物理概念清晰和充分考虑床面附近泥沙交换力学机理的潮流和波浪共同作用下的挟沙能力公式 ,经过黄河口实测资料的验证 ,计算与实测符合良好。     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力研究评述

本文对国内外有关潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力的研究成果进行了全面系统总结和分类，分析各类挟沙能力公式的优缺点。最后，指出只有系统地研究床面泥沙交换的微观机制，引入新的理论和方法才能使潮流和波浪作用下挟沙能力的研究取得较大的进展。     

潮流和波浪作用下悬移质挟沙能力研究述评

本文对国内外有关潮流和波浪作用下的悬移质挟沙能力的研究成果进行了全面系统总结和分类，分析各类挟沙能力公式的优缺点。最后，指出只有系统地研究床面泥沙交换的微观机制，引入新的理论和方法才能使潮流和波浪作用下挟沙能力的研究取得较大的进展。     

波浪潮流共同作用下长兴岛海区二维悬沙输运数值模拟研究

根据近岸地区波浪、潮流与泥沙运动的规律,把波浪运动概化为在潮周期中具有时均意义的波浪流分布场,将波浪辐射应力以及波流底部剪切应力耦合到潮流运动方程和悬沙输运方程中,建立了非结构网格下近岸波浪和潮流共同作用下的二维悬沙输运数值模型。时间离散采用欧拉向前格式,空间离散采用有限体积法的显式格式。将模型应用于矩形海湾实验和大连长兴岛附近海区悬沙冲淤过程的实际算例。结果表明:波浪对潮位影响很小,但是对近岸流速有较为明显的影响;波流共同作用对近岸泥沙浓度影响比单纯考虑潮流作用可提高40%～100%的幅度。     

波浪与潮流共同作用下二维泥沙数学模型

针对河口海岸地区波浪与潮流运动的特点,将波浪过程概化为潮周期中具有平均意义的波浪流要素,叠加到潮流运动方程中,以模拟长时段的水流运动及泥沙场的变化,建立了波浪与潮流联合作用下二维泥沙数学模型,包括贴体正交曲线坐标系下水流运动方程、非均匀悬沙、底沙输移方程、初始条件、边界条件、动边界技术及数值计算格式,引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,波浪作用下的挟沙能力采用窦国仁公式,浮泥挟沙能力采用罗肇森公式。计算的瓯江口、温州湾潮位过程与原型吻合良好,8个断面的46条垂线同步流速、流向过程计算值与实测值吻合较好。在此基础上,探讨了多连通域复杂边界条件下瓯江口拦门沙航槽开挖后潮流与风浪作用下悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的模拟问题。     

模型变率对潮流定床和动床模型试验结果的影响

为了解潮流实体模型变率的影响程度,按照窦国仁河口海岸全沙模型相似理论设计5个变率分别为2.5,4,6,8.33和12.8的系列概化河口模型,进行无丁坝和不同丁坝布置情况下清水动床、悬沙定床和悬沙动床模型试验,给出变率与航道流速和泥沙冲淤变化之间的关系。     

高含沙模型相似律及设计实例

本文提出了既适用于低含沙水流，又适用于高含沙水流的泥沙模型相似律。阐述了进行泥沙模型设计和试验的关键技术。给出了黄河小浪底水利枢纽泥沙模型的具体设计。模型试验的结果表明，按该相似律设计的泥沙模型，可使模型中的水流条件、泥沙运动和异重流的运动规律，河床的冲淤部位、冲淤数量和淤沙粒径与原型达到基本相似。     

风、浪、流共同作用下的泥沙输移

根据波动水流能量及泥沙运动原理，参考了窦国仁推导底沙输沙量的方法，推导出波浪、潮流和风吹流共同作用下的底沙输沙量(包括推移质和部分悬移质输沙)计算式。应用于大风期黄骅港外航道的骤淤计算，其结果与实测值较接近。     

长江口全沙数学模型研究

在正交坐标系下，建立了能较好拟合长江口边界的平面二维潮流和全沙数学模型。应用１９９６年洪、枯两季大、中、小潮水文泥沙资料和１９９５年、１９９６年地形及８３１０和８６１５台风暴潮引起的南北槽淤积资料，对长江口的潮位、流速、流向、含沙量特别是南北槽的地形变化和航道回淤进行了验证，结果表明该全沙数学模型较好地复演了长江口流场、含沙量场和地形变化。     

海湾型潮汐通道中大型深水港开发的水沙问题研究

正在建设中的我国钢铁基地曹妃甸的前沿深槽属于典型的海湾型潮汐通道,潮流在深槽内基本为东西向的往复流,是维持深槽水深的主要动力;其泥沙的运动受波浪与潮流共同作用,风浪掀沙作用对含沙量场影响明显。针对这类海湾型潮汐通道的波浪、潮流、泥沙及海床演变的特点,建立了波流共同作用下的二维泥沙数学模型,并进行了2006年冬、夏季大小潮潮流、泥沙的验证。验证结果表明,本海域潮位及15条同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,矿石码头港池前沿计算的冲淤厚度及其分布趋势与实测值接近。在此基础上,研究了曹妃甸深水港开发引起甸头以南深槽、老龙沟深槽、各港池的流速变化及港池航道内的回淤和台风暴潮引起的骤淤等问题,为论证沿海潮汐通道的保护利用以及港口工业的发展等提供依据。     

杭州湾沉积物宏观输运的数值模拟

用Delft3D模拟了杭州湾水动力和粘性沉积物输运过程,探讨了沉积物宏观输运和地貌演变的物理机制。忽略波浪作用,假设底质均一,不考虑粘性沉积物的底部固结作用,建立杭州湾粘性沉积物输运的数值模型。计算结果显示,模型能够反映杭州湾沉积物输运的宏观规律,再现了杭州湾悬沙浓度分布"三高两低"的特征、水体和沉积物"北进南出"的输运格局以及杭州湾总体上受控于淤积的地貌演变过程。杭州湾的沉积物输运主要受浅水分潮潮波变形引起的潮汐不对称性控制,该区潮波自东南向西北的传播方向、舟山群岛对涨潮流的阻隔效应、杭州湾喇叭形态的约束作用等因素造成"北进南出"的水沙输运特征。杭州湾与欧洲斯凯尔特河口狭长型的河口的沉积物输运路径有明显差异。     

尾闾河道及海域整体冲淤数学模型研究

针对黄河下游水少沙多和河口淤积延伸速度快的特点，本文建立了一套包括一维河道和二维海域、适用于多沙河口的整体泥沙冲淤数学模型。模型建立在高含沙的不平衡输沙理论上，采用动边界和动床阻力技术，模型可同时考虑径流、潮流及波浪等多种动力因素共同作用，可用于尾闾河道冲淤、河口泥沙输移扩散和河口演变计算。本文 应用二维模型计算了整个渤海的潮汐过程，得到几个主要分潮的同潮图，计算与实测值符合良好。用1983年汛后至1996年汛前艾山-口门河道地形资料、1996年6～10月和1996年10月～2000年10月的海区地形资料对一、二维连接模型进行了验证。计算结果给出的黄河下游河道的淤积延伸过程、河道水位、河道及海区冲淤量和流路河长延伸等均与实测值基本一致，证实了模型的可靠性。