跨府河伏龙桥工程的行洪论证分析

针对新建跨府河伏龙桥桥墩尺寸较大,影响河道行洪的问题,通过优化改造伏龙桥工程河段河道断面形式,来减小建桥引起的不利影响。同时采用二维数学模型模拟分析了断面优化前后的行洪过流情况。结果表明,断面改造后,工程河段桥位区附近流场有所调整,桥墩两侧局部流速有所增加,但总体满足抗冲要求,对河道行洪影响较小,拟建桥梁工程总体可满足200年一遇洪水防洪要求。研究结果可为伏龙桥工程建设提供理论依据,也可为类似工程提供参考。     

小挑坎在导流隧洞出口消能中的应用

针对山区河道导流隧洞出口布置消能措施空间有限的问题,采用物理模型试验,对比研究了预留岩埂、消力墩、连续坎与差动坎四种不同布置方案的消能效果,通过对比不同方案下导流隧洞出口水流流态、流速、冲刷等水力学指标,最终确定连续坎方案为最优方案。水面线和水流流态对比结果表明,该方案增大了水流的横向扩散,优化了水流衔接流态,大幅减小了水流衔接段单宽流量,进而降低了下游岸边流速,减小了下游河床冲刷。     

小挑坎对某拟建大型水电站导流洞出口区消能与冲刷改善机理研究

山区河道导流隧洞出口区具有单宽流量大、流速高、河床覆盖层深且抗冲流速小等特点，多数隧洞出口区河床冲刷剧烈，而布置大型消能措施较困难，故提出在隧洞出口布置小挑坎的措施。在物理模型试验观测隧洞出口区水流流态和河床冲刷的基础上，采用数值模拟方法计算导流隧洞出口区水流流场，研究河床冲刷改善的内在机理。结果表明，导流洞出口增设小挑坎后，可增大出洞高速水流的横向扩散和减小单宽流量，增加局部消能率，从而降低河道岸边流速；高流速出洞水体占比明显减少，使高速水流无法直冲右岸滑坡体，减小滑坡体范围流速；出洞水流宽度增加，出洞水流方向变为斜向上出流，减弱对右岸滑坡体的冲击，并且使导流洞出口区及下游河道受到的冲刷明显减弱。研究成果可为工程实践提供参考。     

基于CFD的泵站进水池流场水流特性分析

鉴于泵站进水池内的水流条件直接关系到水泵能否正常运行,通过CFD的方法,采用ANSYS 15.0 软件模拟了泵站进水池在无隔墩和有隔墩两种体型下的流场,预测了吸水管内涡核的位置,并分析了进水池内的流态、流速分布规律及吸水管内的流速分布规律。结果表明,进水池设置隔墩后,吸水管内的涡核显著减小,属于水下涡第二类即带核物的涡类型;吸水管中心与进水池后壁、侧墙的距离关系到漩涡的产生,在泵站设计中应予以重视;隔墩对调节进水池内的流速分布和改善水流条件具有一定的作用。     

基于CFD的泵站进水池流场水流特性分析

鉴于泵站进水池内的水流条件直接关系到水泵能否正常运行,通过CFD的方法,采用ANSYS 15.0软件模拟了泵站进水池在无隔墩和有隔墩两种体型下的流场,预测了吸水管内涡核的位置,并分析了进水池内的流态、流速分布规律及吸水管内的流速分布规律。结果表明,进水池设置隔墩后,吸水管内的涡核显著减小,属于水下涡第二类即带核物的涡类型;吸水管中心与进水池后壁、侧墙的距离关系到漩涡的产生,在泵站设计中应予以重视;隔墩对调节进水池内的流速分布和改善水流条件具有一定的作用。     

圆柱桥墩清水局部冲刷透水三杆架体防护特性试验研究

鉴于透水三杆架体在护岸工程应用中表现出的较好防护效果,通过变坡水槽试验研究了圆柱桥墩采用透水三杆架体防护后行近流速、行近水深、布设密度、冲刷历时等特征因素对防护效果的影响,并分析了透水三杆架体的防护特性及最优设计防护范围。结果表明,布设密度相同时桥墩前最大冲深随流速和水深的增加而增大,水流条件不变时增加布设密度能有效缩减桥墩周围最大冲深;透水三杆架体杆件体积率大于0.229后水流条件和布设密度的变化均不能影响防护效果;透水三杆架体能有效减缓冲刷进程,冲刷历时最大可增至无防护时的3.28倍;最优设计防护范围可在不同布设密度时透水架体防护下的最大冲刷范围和2.8倍墩径之间选取。     

洞庭湖河湖疏浚工程数值模拟分析研究

针对洞庭湖区的洪水组成、水流泥沙演变、河道湖泊水系分布特点以及河道湖泊疏浚工程布局情况,利用GIS技术模拟洞庭湖地形变化,采用有限体积法建立了湖泊二维水力学计算模型预测疏浚工程实施后的水位、流量、流速流场变化,为河道、航道港口整治、河道疏浚清淤等工程决策与实施提供了可靠理论依据。     

进口型式对碾盘山导流明渠水力特性的影响

为解决碾盘山导流明渠出现的波浪、回流等不利流态及渠内发生冲刷破坏等问题,通过物理模型试验研究了进口型式对导流明渠水力特性的影响。研究结果表明,与河道衔接顺直的明渠进口,减小了进口轴线与原河道的夹角,增加了明渠的进口宽度,使明渠水流流态明显改善,渠内死水区域面积减小,进而有效避免了回流的产生;同时,顺直的明渠进口可降低水流流速,减小水面波动,降低明渠发生冲刷破坏的可能性。该结论可为类似工程提供参考。     

浅水数学模型在植被影响河道水流运动中的应用

以植被水流为例,基于Godunov型有限体积方法开发了模拟浅水植被水流的二维数学模型,并采用水槽试验对建立的植被水流数学模型进行验证,发现计算结果与试验数据吻合较好。在此基础上,研究了植被对河道水流运动的影响。结果表明,植被的存在改变了水流运动结构,增加了河床阻力,植被区流速减小,非植被区流速增加。     

不同环状缝隙宽度下管道车车后断面轴向流速特性研究

管道车车后流场作为柱系绕流流场的一部分,尾迹绕流可能会对管道车柱系结构产生影响,进而影响管道车柱系结构稳定性。为此分析了4个不同缝隙宽度下管道车车后断面的轴向流速特性。结果表明,车后断面轴向流速受管道车结构影响呈区域性分布;距离管道车一定时,环状缝隙越小,相同断面轴向速度变化幅度越剧烈;管道车车后轴向流速变化幅度沿程减小,管道车对水流的影响沿程衰减,速度大小沿程向断面平均流速靠拢。     

平面二维数学模型在桥梁工程防洪评价中的应用

为分析桥梁工程的修建对原河道水文情势的影响,以小龙门大桥工程为例,采用平面二维数学模型,模拟了5 a一遇设计洪水条件下工程修建前后河道内水位和流场分布特征的变化。结果表明,桥梁工程修建后在桥墩附近产生了一定的壅水与流场变化,有局部性的影响。     

浮泥床面桥墩绕流冲刷的数值模拟

基于Mike 21软件建立了浮泥输移的平面二维数学模型,计算分析了浮泥河床建桥前后的水流流动形态和床面变形状况。结果表明,建桥前后主槽内河床变形均呈单向冲刷变形,岸滩上则以淤积为主;建桥后主槽冲刷能力增强,但增加幅度不大,且冲刷幅度和水深较均匀,与常见沙质河床的冲刷区别较大;桥墩尾流区内水流流速较小,冲刷幅度较小;桥墩纵横向的阻流范围约在2倍椭圆桥墩的长、短轴位置内。     

TUFLOW在模拟桥墩对行洪影响评价中的应用

为分析桥梁雍水对行洪的影响,以汉北河竟陵大桥为例,利用TUFLOW软件计算了贴体网格、阻水面积和局部区域加糙等不同的桥墩概化方法下的雍水高度,并将计算结果与MIKE21和《公路工程水文勘测设计规范》公式的结果进行对比可知,计算工况下桥墩不会对河道行洪产生显著的影响。结果表明,贴体网格不能合理反映桥墩的阻水效应,会高估桥墩的阻水效应;合理设置阻水面积以及人工加糙系数能够取得与现行规范相一致的结果。     

拱坝弧形分流墩鼻坎优化试验研究

针对某工程挑流消能对下游河道冲刷破坏严重的问题,采用水工模型试验方法,提出在表孔反弧段增加弧形分流墩的优化方案来解决消能问题。通过对优化前后两种方案的试验数据对比,深入分析了不同工况下弧形分流墩过流时的水流流态和对下游的冲刷特性。结果表明,弧形分流墩方案的溢流坝表面流速稳定,未出现负压,过流能力良好;弧形墩能较好地分散水流,控制水舌的入水方向,使水流在空中发生横向碰撞,消能效果明显。     

串联环翼式桥墩间冲刷防护影响研究

环翼式桥墩纵向串联布置时,为深入研究桥墩局部冲刷防护问题,从减小冲坑大小和近底垂向流速的方向出发,通过制作桥墩模型,设计正交试验,研究单向水流条件下桥墩间距、下游侧桥墩防冲板的安装高程及数量对两个纵向串联桥墩中下游侧桥墩的冲刷深度的影响,并对所测结果进行极差分析和SPSS方差分析。结果表明,下游侧桥墩防冲板安装高程的显著性比两桥墩间中心间距大小和下游侧桥墩防冲板安装数量的显著性要高,且下游侧桥墩防冲板的安装数量对桥墩冲刷的影响最小,影响效果从大到小依次为下游侧桥墩防冲板的安装高程、桥墩间距、下游侧桥墩防冲板的安装数量。     

深厚淤泥地基海堤与跨海大桥交叉安全影响分析

针对沿海地区深厚淤泥地基上新建海堤对交叉段沿海跨海大桥负摩阻力影响的问题,基于大型有限元计算软件,首先研究了海堤结构、桥梁结构的先后施工次序,提出采用先堤后桥的施工顺序,并分别取土石堤至桥墩桩基之间距离为50、100、150、200、250m进行计算,发现当土石堤至桥墩桩基之间距离为150m时,桥墩水平变位10mm、竖向变位18.3mm、桥桩最大拉应力0.7 MPa,均满足相关规范要求,即对大桥桥墩两侧各150m范围内采用特殊的桩基框架肋板结构海堤衔接,最后通过分析实际沉降监测资料数据,认为该结构保证了大桥的整体安全,达到了预期效果。     

安装于跨海桥梁下部结构的竖轴潮流能水轮机水动力性能研究

文章采用物理模型实验和基于Fluent的二维数值模拟方法研究了竖轴水轮机安装在典型桥梁下部结构(单圆桩、圆端形墩台、四圆桩)且相对尺寸发生变化时,水轮机水动力性能的变化情况。研究结果表明:与桥梁下部结构组合后,竖轴水轮机的能量输出显著提升,单圆桩提升幅度最大,圆端形墩台次之,四圆桩最小;单圆桩和圆端形墩台相对水轮机尺寸增大时,水轮机的能量输出随之增大,四圆桩相对水轮机尺寸增大时,水轮机的能量输出随之减小;竖轴水轮机与桥梁下部结构结合后,下部结构附近的高流速区增加了水轮机的能量输入,扩大了竖轴水轮机的获能范围并提高了能量获取幅值。     

浅基桥梁墩台下游防护拦沙坝的试验研究

针对典型工程采用水力模型试验的方法对桥墩下游拦沙坝的稳定及防护作用进行了研究,实例表明,在桥墩下游修建拦沙坝作为遏制浅基桥梁附近河段溯源冲刷的工程防护形式是可行的,拦沙坝减缓桥墩附近局部冲刷的作用明显,提出的防护拦沙坝的形式、尺寸等参数为浅基桥梁工程防护设计提供了参考依据。     

废黄河地涵工程冲淤成因及其防治措施

近年来,废黄河地涵工程出现冲淤现象,对防洪和工程安全均产生巨大隐患。通过模型试验分析了废黄河上游引河段的水流流动情况及主要冲刷区和淤积区的位置和面积,利用加丁坝挑流方式,改善上游水流状态,同时利用Flow-3D软件对地涵工程及其上下游河道进行三维水动力数值模拟。结果表明,地涵工程上游左岸有回旋区及低速区,极易造成淤积,而在河道中央及靠右岸的区域,水流流速较快,容易产生冲刷现象;建议采用3种方案交替运用的方式来进行控制,同时添加两道斜向下游的丁坝,对改善河道流态和防冲减淤具有重要的工程参考意义。