邕宁水利枢纽一期临时土石围堰数值模拟研究

南宁市邕宁水利枢纽工程位于邕江干流,一期临时土石围堰施工是保证右岸一期全年土石围堰工程施工的关键重点工程。为了解决临时土石围堰的合龙位置、束窄河床通航等问题,采用三维数值模拟和物理模型试验方法对其施工期水流进行了深入研究。首先,用ＣＡＴＩＡ建立了河道地形和围堰三维几何模型,基于ＲＮＧκ－ε紊流模型及ＴｒｕＶＯＦ追踪水流自由表面的方法,用ＦＬＯＷ3Ｄ计算了设计挡水流量下围堰中间合龙和围堰挡水典型工况的水流特性,并与物理模型试验成果进行了对比,验证了计算方案的正确性;其次,计算了设计挡水流量下靠上游合龙、靠下游合龙其他工况的水流特性,并进行了综合比较,提出了最佳合龙位置为纵向围堰中部;第三,选取四种流量进行了水流特性计算,分析了束窄河床关键通航水力学指标,结果表明,在一期临时土石围堰挡水期内满足通航要求。     

桥墩基础施工河床局部冲刷研究

天然河流中水流受到建筑物的阻碍时，产生紊动涡旋，局部河床泥沙在水流紊动剪应力作用下起动，并被涡旋流带向下游，建筑物局部河床因此受到侵蚀而下降，形成局部冲刷坑。跨河大桥桥墩的局部冲刷就是如此。桥墩及其基础与水深或河床的相对位置影响着局部冲刷深度的发展。本文通过室内试验研究了桥墩下部钢围堰基础施工的相对高程对河床局部冲刷最大深度的影响，探讨了工后钢围堰顶部处于相对水深的不同高度时局部冲刷发展的规律，并将这些影响因素用墩形系数法计入局部冲刷深度计算中，给出了计算公式。本文的研究对目前跨江及跨海大尺度桥墩基础工程施工具有指导意义。     

河床预开挖对围堰上游桩基局部冲刷影响研究

桩基冲刷与水流、泥沙耦合作用密切相关,其局部冲刷深度直接影响结构物的安全稳定性。以某大桥深水基础为研究对象,构建并验证三维泥沙输移数学模型,量化分析河床有无预开挖条件下,围堰及上游桩基水流、泥沙运动规律。结果表明:河床无开挖条件下,围堰迎水面流速较小,直角端流速达到最大,后排桩基受前排桩基尾流及下游围堰阻水形成的反向流影响明显;河床预开挖后,围堰四周流速减小,挖槽有利于前端下降水流形成回流,挟沙能力减弱;上游桩基在预开挖条件下,桩基局部流速及冲刷深度均不同程度地减小,后排桩基最为明显,局部冲刷深度减小程度最大,达82.86%～85.07%。     

苏通大桥主塔墩冲刷防护工程关键技术

针对苏通大桥桥址处水深流急、河床易冲刷和大桥主墩桩基结构的特点，采用抛投袋装沙作预防护和运用下沉护坦原理作为冲刷防护设计理念，保证了群桩基础顺利施工，并使由于桥墩防护工程边缘遭破坏及河床深槽变化引起的边坡坍塌得到了有效防护．针对群桩墩处河床局部冲刷的复杂性，运用正态动床物理模型较好地预测了桥墩附近河床局部冲刷，并获得了现场监测结果的验证．通过在水流中现场抛投沙袋群体的试验，较好地解决了在易冲底床处大面积抛投防护材料的技术和施工工艺．在此基础上，提出了在苏通大桥主塔墩冲刷防护的验收计算模式．     

浮式钢壳沉井作水闸闸墩基础的工程实践

在简要介绍苏州河水闸边墩沉井结构和施工方案的基础上,介绍浮式钢壳沉井的钢壳结构与浮运设计、受力井的结构与下沉设计、钢围堰的结构设计,提出浮式钢壳沉井设计需分别考虑浮运期、下沉过程、就位后及运行期不同工况条件,并考虑施工可能发生的不同工况,提出了相应的解决措施。     

浮堤局部三维水流特性试验研究

浮堤相较于传统坝体，具有对河流泥沙输移影响较小、对来水来沙条件适应性较好、对原有河床及生态环境影响较小等优点，但对浮堤局部三维水流结构相关认识的严重缺乏制约了浮堤在河道治理中的应用。通过水槽试验研究浮堤局部三维水流特性及其几何尺寸对水流结构的影响。结果表明：（1）表面水流经过浮堤后向对岸偏转，浮堤下游产生回流，且回流处的垂向紊动强度与雷诺应力绝对值较大；（2）浮堤的挡水作用使过水断面面积减小，浮堤上游水流缓慢，而浮堤下方和右侧水流流速较大；（3）当浮堤淹没深度或长度增加时，浮堤下游回流的垂向或横向尺度相应增大，非接岸侧水体流速均明显增大；（4）当浮堤厚度增加时，水流结构呈非单调变化，表现为当浮堤厚度小于某一值时，浮堤厚度越大，回流横向尺度越大，超过该厚度后回流横向尺度减小。研究结果可为浮堤在河道整治工作中的推广应用提供参考。     

瓯江二桥主桥墩局部冲刷试验研究

本文采用系列模型试验方法，对瓯江二桥主要桥墩局部冲刷问题进行了研究，试验结果表明主桥墩最大冲刷深度与上游流量及主桥墩轴线走向有关，对径流为百年一遇洪水流量，主桥墩轴线走向与水流流向一致时，其最大冲刷深度为１１．６９ｍ，主桥墩纵轴线与流向夹角为２０°时，最大冲刷深度为１４．８１ｍ，试验得到施工围堰局部冲刷与流量的关系，得出最大冲刷深度，并提出围堰局部冲刷的防护措施。     

分段围堰法导流在沱河治理中的应用

在水利工程修建时,有些工程项目由于河床的水流及水位变化,加之水漫河床无法施工,为了能在河床中施工就需要在河床上建立干地,在基坑作业面周围需要建立围堰。施工导流的方法有全段围堰法导流和分段围堰法导流。实际工程中,导流方法不但影响导流工程的规模和造价,且与枢纽布置、主体工程施工部署、施工工期密切相关,有时还受施工条件及施工技术水平的制约。文章介绍了施工导流和使用原则,分段围堰法导流在沱河治理中的应用。     

大岗山水电站施工期渡汛方案试验研究

为确保大岗山水电站2008年施工期安全渡汛,保护已建工程免受洪水毁损,进行了施工渡汛水力学模型试验研究.通过水工模型试验,对设计渡汛方案进行了对比试验并提出了推荐方案,观察了渡汛时全河床过流时的水流流态,测试了上、下游围堰堰面过流时的水面线、流态、脉动压力、流速分布等水力特性并观测了围堰堰面过流时的冲刷及破坏情况;通过动床试验,研究了汛期基坑不同堆渣高程河床过流时的水流流态,下游石渣的冲刷流失情况;为大岗山水电站的安全渡汛设计及施工提供了可靠的科学依据.     

山区河流河床形态对推移质输沙率影响的试验研究

为探索山区卵砾石河流推移质运动受水流条件和河床形态的影响规律,开展了大比降浅水流动条件下卵砾石输移的室内水槽试验,获得了两组泥沙组成的19个流量条件下的水流、泥沙及河床三维地形场数据。结合室内水槽试验及文献中的天然河流输沙观测数据,分析了不同水沙输移阶段水流阻力、河床形态与推移质运动之间的关系。试验结果表明:河床阻力系数随着河床形态强度参数增大而增大,形态阻力与河床形态强度参数相关性更强。在泥沙补给充分阶段,推移质输沙率与床面阻力、形态阻力及河床形态强度参数均呈正相关关系;在泥沙补给不充分的水流冲刷阶段,推移质输沙率随河床形态强度参数增大而减小。     

三峡工程坝下回流淘刷防治措施的研究

 三峡工程在三期围堰挡水发电期间，由于设在纵向围堰坝段上的排漂孔尚未建成，溢流坝段与下游纵向围堰之间存在宽50 m的空间，当泄洪深孔与导流底孔联合泄流时，坝下右侧的回流导致坝趾处严重淘刷。为解决这一问题，利用三峡枢纽局部整体模型，进行了多种工程措施的水力学试验研究，最后采用在防冲墙上桩号20+151及20+300处分别设置高10 m，18.5 m的隔流墩及坝下设护坦的措施。试验结果表明：护坦减轻了下游纵向围堰左侧坝趾处的回流淘刷，隔流墩明显减轻了防冲墙附近河床的冲刷，确保了坝基和下游纵向围堰的安全。     

Numerical modeling of flow and scouring around a cofferdam

When planning river hydraulic structures, the analysis of the hydrodynamic and bed elevation change is of great importance, particularly the assessment of the scour depth around a cofferdam. In this study, the flow field variation and the corresponding scour depth was simulated using two-dimensional hydrodynamic analysis and a bed-load transport model. The hydrodynamic model used the streamlined upwind Petrov–Galerkin (SUPG) finite element scheme to solve the Reynolds-averaged turbulent flow equations. Based on the results of flow field analysis, the bed-load transport model was able to simulate the scour hole development, where it was shown that velocity gradients dramatically increase due to the existence of hydraulic structures. The applicability of the model was tested by simulating the velocity field and bed elevation changes around the cofferdam constructed during the Lock and Dam No. 26 replacement project in the Mississippi River. The model created in this study is able to estimate the maximum scour depth, determine the configuration of the cofferdam to suggest changes to reduce any local scour, and suggest if protection materials around the cofferdam are needed.     

瓯江二桥主桥墩局部冲刷试验研究

本文采用系列模型试验方法，对瓯江二桥主桥墩局部冲刷问题进行了研究。试验结果表明主桥墩最大冲刷深度与上游径流量及主桥墩轴线走向有关:对径流为百年一遇洪水流量，主桥墩轴线走向与水流流向一致时，其最大冲刷深度为11．69m；主桥墩纵轴线与流向夹角为20°时，最大冲刷深度为14．81m。试验得到施工围堰局部冲刷与流量的关系，得出最大冲刷深度，并提出围堰局部冲刷的防护措施。     

Scour and liquefaction issues for anchors and other subsea structures in floating offshore wind farms: A review

This article reviews scouring and liquefaction issues for anchor foundations of floating offshore wind farms. The review is organized in two sections: (1) the scouring issues for drag-embedment anchors (DEAs) and other subsea structures associated with DEAs such as tensioners, clump weights, and chains in floating offshore wind farms; and (2) the liquefaction issues for the same types of structures, particularly for DEAs. The scouring processes are described in detail, and the formulae and design guidelines for engineering predictions are included for quantities like scour depth, time scale, and sinking due to general shear failure of the bed soil caused by scour. The latter is furnished with numerical examples. Likewise, in the second section, the liquefaction processes are described with special reference to residual liquefaction where pore-water pressure builds up in undrained soils (such as fine sand and silt) under waves, leading to liquefaction of the bed soil and precipitating failure of DEAs and their associated subsea structures. An integrated mathematical model to deal with liquefaction around and the resulted sinking failure of DEAs, introduced in a recent study, has been revisited. Implementation of the model is illustrated with a numerical example. It is believed that the present review and the existing literatures from the “neighboring” fields form a complementary source of information on scour and liquefaction around foundations of floating offshore wind farms.     

小湾水电站施工导流水力学模型试验研究

根据小湾工程的实际情况、设计资料及导流指标,系统的分析了导流隧洞进出口处的河床堆渣及围堰爆破拆除后的堆渣对导流隧洞过流能力的影响和导流隧洞的冲渣能力;下游围堰坡脚处回流流速分布及对岸坡和坡脚冲刷的特性与程度。通过水力学模型试验研究,制定切实可行的导流方案及相应的保护措施,预测导流过程中可能出现的技术问题,为工程施工导流实施提供科学依据。     

近坝消能区过水围堰水流特性研究——以富春江水电站船闸改建工程为例

水利枢纽工程改扩建过程中,为协调施工与泄洪的关系,往往采用过水围堰实现枯水期挡水施工、汛期过流泄洪。汛期泄洪时施工围堰的水力指标三维性强、沿程变化较大,处于泄洪建筑物下游消能区内的围堰段受水流冲刷强度较大,而远离消能区的围堰段受冲刷强度相对较小。为寻求安全、经济的围堰防护方式,采用三维数学模型模拟了某枢纽船闸改建工程泄洪时坝下水流流场,重点分析了围堰附近流态、流速分布、涡量分布及压力分布特性。研究结果表明:下泄水流在消能区围堰附近形成水跃,强烈紊动水流顶冲围堰;在横向围堰与上游局部纵向围堰区域形成高流速、高涡量、非静压作用区域,该区域需加强防护。研究成果为该工程围堰分段、分区防护提供了科学依据,也可供类似工程参考。     

三峡枢纽围堰发电期泄洪调度水力学研究

 三峡水利枢纽在围堰挡水发电期泄洪运行过程中，如何既保证泄洪建筑物及其防冲设施的安全运行，又保证对下游流态和堤岸防护影响较小，是一个亟待解决的问题。它涉及泄洪调度方案及其他措施等诸多水力学问题。三峡枢纽1/100模型泄洪运行水力学试验研究成果表明：经优化后泄洪的运行方式，泄洪可达68 530m3/s，坝下防洪设施及下纵围堰安全可得到保障；通过底、深孔调度并辅以降低坝前水位等措施，可在Q≤60 000 m3/s下避免底孔出流打击弧门牛腿现象     

丁坝局部冲刷深度的计算

局部冲刷深度是丁坝工程设计中的一个关键参数,本文在对丁坝局部冲刷的过程和影响因素分析的基础上,根据国内外公开发表的试验资料,采用量纲分析和多元线性回归的方法,建立了清水冲刷条件下丁坝的局部冲刷深度的计算公式,并分析了丁坝与水流夹角、丁坝边坡和非均匀沙对局部冲深的影响系数,得出的公式可供在确定丁坝基础埋深时参考。     

海上风电桩基局部冲刷试验研究

风电桩基既承担风机自身荷载,又受到叶片转动的侧向压力,桩基稳定性至关重要。海上风电桩基不仅受潮汐双向水流和波浪共同作用的影响,而且桩基尺度介于通常的桥墩和码头桩基之间,局部冲刷具有一定特殊性。通过建立1∶60的正态模型,研究了洋口海域海上风电桩基在波浪、潮流及波流共同作用下的局部冲刷。结果表明:潮流是控制该海域桩基局部冲刷的主导因素;往复流作用下的冲刷坑形态呈椭圆形,最大冲刷深度约为恒定流的80%;当波流共同作用时,由于桩前波浪振荡水流的作用,泥沙较水流作用时更易起动,局部冲刷显著增强,最大冲刷深度为潮流和恒定流作用下的2.0与1.7倍;韩海骞公式计算值按照系数0.75折算后与波流作用下的桩基冲刷深度试验值较为吻合。根据试验结果,建议对桩基周边局部冲刷坑进行抛石防护,确保海上风机的安全稳定。     

环行桩群加承台基础结构局部冲刷试验研究

环行桩群加承台基础结构的稳定是结构安全运行的基本保障,因此该基础结构的冲刷规律试验研究意义很重要.由于受场地、模型沙选择限制,需要利用系列模型延伸法进行模型试验来研究基础结构海域局部冲刷问题.水流流态表明基础结构尾流旋涡和侧向绕流是影响基础结构冲刷的主要动力.局部冲刷试验表明基础结构局部冲刷部位基本在基础结构两侧和背水...