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。     

瓜洲泵站交汇区域水流特性分析

瓜洲泵站下游引河与古运河交汇区域水流流动较为紊乱,对船舶航行安全存在一定影响。通过CFD数值模拟可知,交汇区域以弯道水流进入下游引河,主流流速低于下游引河平均流速;靠近瓜洲闸枢纽侧出现大尺度回旋,回流区水流平均流速在0. 2 m/s以内,最大回流流速不超过0. 35 m/s,且最大回流流速分布靠近翼墙圆弧段;船舶航行靠岸侧区域的横向流速小于0. 15 m/s,纵向流速在0. 5 m/s以内;随着水深的增加纵横向水流流速有所下降;交汇区域主流最大流速小于下游河床不冲流速,抗冲满足规范要求。分析成果对类似工程设计具有一定的参考价值。     

淮河入海水道二期漫滩三维水动力数值研究

建立了恒定流作用下淮河通航工程漫滩行为的三维水动力数学模型,利用淮河入海水道二期工程地形断面图,对不同流量及地形条件下小流量行洪时的漫滩行为进行了计算分析,结果发现:从3个典型断面分析结果得知,当淮河入海水道上游二河闸小流量泄洪,刚漫滩时,深泓范围外的滩肩至大堤堤脚范围流态较紊乱,横向流速较大。在漫滩过程中航道范围内横向流速均小于0.1 m/s,对船舶航行不会造成不良影响。淮河入海水道二期深泓宽度在230～260 m之间,航道范围仅占用深泓宽度1/3左右,可通过设置浮标等措施限制船舶在航道范围内航行,保证在泄流漫滩过程中的行船安全。     

富春江水电站黑启动运行下游水动力条件分析

富春江水电站是华东电网非常重要的黑启动电源。利用二维数学模型分析电站黑启动任务时其下游水位、流速的变化特征,计算结果表明,电站黑启动后下游河道水位和流速急剧变化,坝下左侧河道内水位高于右侧航道内水位,且河道最大水位变幅达0.28 m/min。左侧主河道最大流速为2.68 m/s,右侧航道最大流速为0.74 m/s。因此,需采取工程措施和航运管理措施保证电站事故备用和黑启动的能力及通航安全。     

闸站合建枢纽对河口通航影响的模型试验

为了改善河口平面闸站合建枢纽水闸出流时容易在闸下河道内出现主流集中、偏流、回流,外河航道内横向流速大等问题,提出了在消力池下游海漫段设置八字形低坎的整流措施。基于平面闸站合建枢纽水力学模型试验,对有、无整流措施两种条件下闸下河道的水流流态、流速分布、特征断面流速不均匀系数以及航道内的最大横向流速进行了测试分析与比较。试验结果表明:闸下海漫段设置八字形整流低坎可以使外河入口断面流速不均匀系数从无整流措施的4.5～4.9降低到0.3～1.4,且使外河航道内的横向流速大大降低,模型试验实测的最大横向流速范围在0.30～0.50 m/s之间。外河入口断面流速不均匀系数和外河航道内横向流速的显著降低有助于河口闸站合建枢纽的通航安全,是一种简单而有效的工程措施。     

昭化电航枢纽引航道数值计算

采用数值模拟手段,研究了不同流量下昭化电航枢纽下引航道及其临近区域的流速分布,计算结果表明:枢纽采用电站尾水渠一下引航道"两渠合一"的布置形式,电站尾水对下引航道的流速影响较小,基本不影响船舶进闸;下引航道出口受下游主河道水流的顶托作用,横向流速超过规范要求,在不改变引航道整体布置的情况下,最大通航流量宜减小为2 400m3/s;若要提高通航流量,可适当减小下引航道与下游主河道的夹角.     

Mike21软件在航道通航条件影响评价中的应用

为了评价226省道九圩港大桥工程建设对航道通航条件的影响,文章通过Mike21二维模型模拟了航道引水、排水两种情况下桥梁建设对航道通航条件的影响。根据模拟结果,水流在桥墩、导航桩、防撞桩附近会产生绕流,导致桥区出现横向水流,但是横向流速大于0.3 m/s的横流宽度较小,对船舶的航行安全影响不大。     

五指山市毛阳桥工程对毛阳河河道行洪影响的数值模拟

为对比分析不同方案下毛阳桥工程建设对河道行洪影响,构建工程所在河段局部二维水动力模型,采用基于三角形网格的有限体积法求解该模型,模拟毛阳桥工程所在河段的水位和流速流向变化情形。结果表明:原设计方案对水位雍高和流速流态均有较大影响,水位最大雍高值0.593 m,流速最大增加值1.909 m/s;改进方案明显减少了对水位和流速流态的不利影响,水位最大雍高值0.088 m,流速最大增加值0.635 m/s,两者的变化幅度均较小,影响范围局限于工程附近,基本不会对河道行洪安全构成威胁。     

Y型河道水流交汇对溢流坝泄洪影响的数值模拟研究

Y型河道是一种特殊形式的河道,由于地形地质的原因避免不了在Y河道下游修建溢流坝。本文主要根据Y型河道下游溢流坝水力学研究模型为例,采用数值计算软件Flow-3D建立数学模型进行计算。对溢流坝泄洪进行数值模拟,主要分析溢流坝泄洪流态、闸孔流速、下游挑距、下游河道流速等。结果表明:水舌挑流均匀的分布在河道中央,对两岸河道冲刷影响较小,1#、2#闸孔流速分布规律相同且最大流速为8.8 m/s,而下游河道最大流速为28.0 m/s且集中在河道中央,受Y型河道水流交汇的影响,水流在交汇处能量巨大,对下游河道中央冲刷影响较大,建议在此类河道中设置消能坎。     

ADCP在西牛航运枢纽流态测量中的应用

连江西牛航运枢纽的建成,改变了下游航道水流的天然流态,使得流向与河道不平行,为了得出该航道在各流量级别时的横向流速和回流流速,以验证是否适航,本文介绍了利用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)法测量西牛航运枢纽船闸下游航道流态的方法和过程,通过计算及成果合理性检查,得到了准确的横向和回流流速数据,为划定适航流量级别提供了可靠的依据。     

基于FVM格式的二维水动力学模型在河道整治工程流态分析中的应用研究

本文基于有限体积单元格式(FVM格式)建立河道二维水动力模型,并将模型用于河道整治工程流态分析计算中,此外结合断面实测水位和流速数据对构建模型进行验证。研究结果表明:基于FVM格式的浅水二维水动力模型适用于非恒定流的流态计算,计算的断面水位和流速与实测值之间的绝对误差值分别在0.08―0.46m和0.3―2.3m/s之间,相关系数均在0.6782―0.7845之间;相比于整治前,整治后的河道断面流速有所减小,断面过流能力相应增加,有助于区域防洪安全。研究成果对于河道整治工程后防洪影响评价流态分析计算提供方法参考。     

山区河流溃坝洪水演进分析

山区河流地形复杂,河岸陡峭,岸线曲折,河床形态极不规则,当发生溃坝洪水时,可能出现常见洪水条件下难以预测的水情及流态。山区河流溃坝洪水演进分析,是为山区河流抵御洪水灾害和建立相应防洪措施提供依据。针对山区河道,基于不可压缩和Reynolds值均布的Navier-Stokes方程建立溃坝水流运动的二维数学模型。采用非结构三角形网格进行模型网格划分,动边界技术处理干湿边界,率定后的河道糙率范围为0. 020～0. 035。利用该模型研究了6种溃坝工况条件下的洪水传播特性。数值模拟结果表明:溃坝后下游河道各断面的断面平均流速均未超过6 m/s,山区段河道形态对溃坝洪水演进过程有着显著的影响,河道束窄段及弯道能有效地抑制洪水波的传递,支流的倒灌能极大削减洪峰流量,主河道旁侧支毛沟形成的环流可消耗主流能量。     

弯曲分叉型河段水流流动特性分析

某弯曲分叉型河段疏浚后,为了解该段河道水流流动状况,采取CFD数值模拟方法进行数值预报。结果表明,该河段主叉道流流态相对较差,出现回流区与低速区;当来流增大时,在一定范围内,不影响该段河道水流流态基本趋势;河道疏浚后来流水流平缓,在一定流速范围内,其横向流速不会出现明显的变化;随着来流流速的增大,主、支叉道过流流量不断增大,分流比不断减小,主、支叉道的界限越来越不明显。     

码头群连体扩建对河道水流影响的数值模拟

为研究码头群连体扩建对河道行洪的影响,应用miki21软件对码头群连体扩建前、后的河道水流流态进行了数值模拟分析。结果表明:码头群连体扩建对河道水流有一定的影响,主河道水流壅水强度和范围较小;码头前沿流速有所增加,但影响强度和范围均不大,基本不改变河道行洪条件。综上,在河道水域建设范围有限的情况下,可通过码头群连体扩建,增加码头运力。     

京杭运河边滩取水口工程水流特性研究

边滩取水口的建设改变了原来河道的平面尺寸和断面尺寸,对取水口附近的河道水流产生一定程度的影响,进而对航道通航安全以及河道行洪能力产生一定的影响。结合宿迁市河湖连通工程——应急水源地取水口工程建设实例,应用数学模拟技术,分析边滩取水口的建设对航道水流特性的影响,结论表明:拟建边滩取水口的布置不会在取水口前沿航道水域产生不良流态,取水口建成后局部航道的横向流速有小幅增加,但对航道通航条件的影响不大,此外取水口采用开挖河滩加抛石护底的工程方案,增加了河道的断面尺寸,有利于河道行洪。     

顺岸挖入式码头前沿航道水流特性研究

顺岸挖入式港池的布置形式改变了原来河道的平面尺寸和断面尺寸,对港池附近的河道水流产生一定程度的影响,进而对航道通航安全以及河道行洪能力产生一定的影响。结合泰州港某LNG加气站码头的工程建设实例,应用数学模拟技术,分析顺岸挖入式码头建设对航道水流特性的影响。结论表明:拟建码头港池的布置不会在码头前沿航道水域产生不良流态,码头建成后局部航道的横向流速有小幅增加,但对航道通航条件的影响不大,此外码头港池的布置增加了河道的断面尺寸,有利于河道行洪。     

盘龙寺拦河闸枢纽引航道模型试验研究

盘龙寺拦河闸枢纽工程拟在右岸兴建引航道,需通过水工模型试验研究分析盘龙寺拦河闸枢纽工程通航建筑物的布置方式及上下游引航道口门区的通航水流条件。试验结果显示:在5年一遇洪水条件下,上游航道口门区纵向流速最大为1.33 m/s,横向流速最大为0.28 m/s,稍微超标;原方案下游引航道口门区在四种试验条件下均有不同程度超过规范要求,原因在于下游引航道口门区受河道弯道影响,航道中心线与河道主流存在夹角引起汇流不平稳。为了通航安全需在上游引航道局部段设置引航线,控制最大通航流量应设置为4 900 m~3/s。同时,提出了下游引航道口门区优化布置方案,改变下游引航道外侧导墙布置长度,将原来的末端40 m直线型导墙改为半径为50 m,偏角为16°,偏向河中央的弧线型导墙。改进后的方案有效地改善了下游引航道口门区附近的通航水流条件,流速符合内河航道通航规范要求。     

万安水利枢纽施工期临时通航设计

在通航河道上建造水工建筑物时,由于分期导流围堰束窄河床或完全截断河床、或者在河床中挖取砂石骨料,均会改变河床流速、流态,引起新的激烈地造床运动,招致航道变迁;施工船舶占据航道且航行频繁,     

促淤板水流特性数值分析

在航道整治和河道治理工程中，常使用促淤结构来促进泥沙淤积、保护洲滩。结合导板结构与透水结构的特点，提出一种新型促淤护滩结构——开孔促淤板。为进一步分析开孔促淤板的促淤拦沙效果，基于RNG k-ε紊流模型建立了三维开孔促淤板水流数值模型，并通过物理模型试验对数值模型进行验证。计算分析了流速、开孔率、相对单孔面积等因素对流速、减速率的影响，拟合得到最优开孔率与最佳单孔面积的预测经验公式。结果表明：相对单孔面积对板前流态影响较小，对板后的流速、流态及减速区的形成有影响；开孔率越大，板后减速效果越差，开孔率为30%时，近底区域减速效果最好；来流流速会影响开孔促淤板的减速效果，来流流速为0.2 m/s时减速效果最好。     

淮柴闸枢纽过流特性兼通航水流数值模拟研究

结合淮柴闸枢纽工程设计,建立水流三维数学模型,基于CFD数值模拟技术,采用vof两相流与雷诺时均Realizableκ-ε模型,分析了该枢纽水流流动特性。结果表明,在设计水位工况下,其最大横向流速远超过GB50139-2014《内河通航标准》规定的0.3m/s,不满足通航要求;当该闸通航来流流速不超过0.1m/s,最大过闸流量不超过5.5m~3/s时,通航安全能得到保证。采用CFD数值模拟技术模拟水闸及通航建筑物水流运动过程是可行的,可对类似工程优化布局和设计提供一定借鉴和参考。