九龙江口-厦门湾悬沙浓度及多岔口潮汐汊道泥沙输运的数值模拟

基于环境流体动力学模型(Environment Fluid Dynamic Code/EFDC)水动力和泥沙模块,该文针对九龙江口-厦门湾水域潮动力强、浅滩面积大的特点建立二维潮流泥沙数学模型并利用实测数据进行校验。模型精简适用,成功反演了该水域的水动力场和悬沙浓度场,并能正确反映浅水区域的水沙运动特征。结果表明:在潮流作用下,厦门湾水体中悬沙浓度由外向内递增,悬沙随着潮流的涨落在湾内外作中-长距离的往复运动。湾内特别是浅滩区,大潮期悬沙浓度大于小潮期且浓度随潮变化明显,小潮期悬沙场则较为稳定。采用抓斗式挖泥船(源强Q=7.5 t/h)在翔安东南侧浅滩疏浚作业对邻近保护区基本无影响,但翔安南部"五岔口"型潮汐汊道存在能远程输运近岸疏浚泥沙的"泥泵式"水动力场,促使形成环绕厦门岛东海域的带状悬沙分布,该文进一步揭示了形成该分布的水动力机制。增大疏浚强度可导致白海豚保护区被污染,悬沙带宽度增大,浓度上升。     

潮汐河口平面二维悬沙输移及河床变形的数值模拟

本文应用平面二维非恒定水流运动方程和悬移质不平衡输沙方程，针对不同物理量的特性，采用不规则网格的差分法求解水流运动方程和有限控制体积法求解悬移质泥沙输移方程。利用杭州湾水文泥沙实测资料对模型进行了验证，所得结果是满意的。     

新沂河口分流比影响因素数值模拟

新沂河海口枢纽工程是新沂河洪水入海口门段的控制建筑物,通过开挖南、中、北深泓并分别建控制闸,形成3滩2泓联合行洪的总体布局。依据行洪监测资料,3个深泓的实际分流比与设计分流比发生较大变化,上游部分河段最高水位超过历史最高水位。为探究深泓分流比改变的原因,依据2019年8月行洪监测资料,开展新沂河口分流比影响因素数值模拟研究,得到结论:鱼嘴上游开挖方案可以一定程度上缓解南、北泓的行洪压力,但与中泓闸下引河开挖方案相比,其优先级较低。通过方案3可以看出,鱼嘴开挖对分流比的影响应建立于下游引河开挖的基础上。中泓闸下引河淤积是行洪能力不足的主要原因。     

复杂河口汊道封堵后有关的潮流和泥沙问题

研究了瓯江南口封堵后有关的潮流和泥沙问题。首先对复杂的瓯江口的自然条件和冲淤演变进行了分析;其次,使用二维波浪潮流泥沙数学模型、波浪潮流泥沙物理模型及三维潮流数学模型等研究手段,对瓯江南口现有潜堤加高进行封堵后的二维潮流场、泥沙场、地形冲淤变化和三维潮流场进行了模拟研究,对瓯江泄洪排涝的影响进行了计算和分析。研究结果表明,从对周围水沙环境和瓯江泄洪排涝的影响角度考虑,将现潜堤加高进行南口封堵的方案是可行的。     

长江南京八卦洲汊道治理与沿岸经济发展探讨

长江南京八卦洲汊道左汊缓慢衰退、分流比减小,河床淤积抬高,影响了沿岸大型企业集群的运行安全。介绍了八卦洲汊道已实施的整治工程和效果,结合汊道沿江地区的经济发展状况,提出保持河势长期稳定和充分利用岸线资源等汊道整治需求,提出系统整治的指导思想和初步方案,并针对具体的整治要点和难点提出针对性建议,以期提供适合岸线开发利用的水域条件,促进沿岸经济可持续发展。     

河道拦沙坝对水流影响的数值模拟研究

河道拦沙坝附近的水流流态复杂,且行洪期受泥沙影响较大.河道拦沙坝对水流的影响可以通过三维水流数值计算进行分析.以某水道的拦沙坝的数学模型为计算实例,通过数值模拟出了该区域的三维流场分布,分析了拦沙坝对河道水流的流速和流场的影响特性.计算结果表明,拦沙坝对河道流场影响较大,最明显的区域为拦沙坝密集区附近,并且形成较大的涡流,对拦沙作用具有双重影响特性.     

日本大井河河床变动的数值模拟

利用一维的泥沙数值模型研究了位于日本中部的大井河河床变动情况.在传输模块中考虑了床沙的非均质特性.1981至1996年实测的流量和泥沙数据被用于确定模型参数.为了控制下游河道的淤积,针对不同的挖沙范围和大坝的有无对大井河泥沙传输进行了30年的预测.根据计算结果提出了下游河道和河口的整治方案.     

河口湾边滩围垦的潮波变形数值模拟

本文采用潮流数值模拟的方法，以中国华南的珠江口黄茅海河口为例，进行边摊围垦后湾内期波变形的模拟计算。数学模型在完成了对实测水文资料的验证之后，对黄茅海河口湾边滩围垦的不同工况进行了潮流场的对比计算。计算结果表明，湾内潮差和纳潮量与围垦规模成反比，流速分布的变化与边难围垦位置关系密切。在较浅的边摊上适度围垦，新岸线保持适当的放宽本，对湾内的潮坡变形影响不大。     

入海河口段洪水潮波数值模拟及整治方案研究

针对北方入海口普遍存在的河道淤积、滩地行洪不畅和河口萎缩等问题进行了深入的研究,对尾闾河段的行洪能力、淤积态势进行了分析.采用一、二维嵌套数字模型在解决尾闾河段洪水演进及近海潮波、泥沙输移模拟等方面,对连接条件、数值计算性能及理论进行了探索,提出了海口处引河河床变形的一维动力衰减变化模式,准确模拟了引河的淤积量及淤积体的发展规律,计算了子牙河入海口段洪水的流势、流态、水位、流速、冲刷等有关技术参数,提出了具体的工程措施.为子牙新河的河口治理提供了可靠的依据,确保了河口的环境及其行洪的畅通.对典型工程的河口环境及河口淤积整治具有重要的参考价值.     

入海感潮河段堵坝对河口淤积特性影响的数值模拟研究

通过建立二维水沙模型,采用数值计算方法模拟了某堵坝至潮汐河口4 km之间河道10年内的淤积情况,得到了不同断面的淤积高程,计算结果与物理模型试验相吻合.结果表明:河道整体淤积速度先快后慢,淤积厚度由堵坝位置向河口递增.     

潮汐河口闸下风暴潮特征模拟

潮汐河口闸下风暴潮水位对于河道防洪排水至关重要。以苏北里下河主要入海通道射阳河、黄沙河、新洋河和斗龙河等建闸河口为例,采用模型嵌套的方法,以平面二维数学模型模拟了里下河地区“9711”台风风暴潮期间闸下河段的潮汐水流和风暴潮运动过程,研究了闸下风暴潮水位相对河口风暴潮水位的变化特征。模拟结果显示,底摩擦、浅水变形、边界反射等相互作用影响,闸下风暴潮水位和潮汐水位存在一致的变化特性,即高潮位抬升,低潮位下降,潮差(增水)增加;涨潮历时缩短,落潮历时延长;风暴潮水位的变化幅度大于同时期的潮汐水位,风暴潮过程对于闸下排水具有显著影响。在与闸顶高程一致的上游水位条件下,相比天文潮过程,“9711”风暴潮过程可减少闸门过流流量的20%~25%。     

黄河河口潮流和泥沙淤积过程数值分析研究

用有限元方法对黄河河口海域的潮流海洋动力过程进行了数值模拟和分析;通过对典型时刻河口潮流流速矢量图和流速等值线分布图的分析计算,验证了黄河河口门外以及渤海湾和莱州湾交界点存在的两个高流速场;通过入海泥沙淤积厚度等值线平面分布及其变化过程、淤积厚度沿入海流路纵向的变化过程和海底典型高等线+1m,0m和-1m变化过程对河口海岸冲淤、海底变形过程进行了动态跟踪模拟和分析,所得结果与实测资料和遥感解译图像分析基本一致。     

潮汐河口平面二维非恒定流数值模拟

本文基于三角形网格划分,采用有限元法,建立了平面二维非恒定潮流数学模型。采用了质量集中、压缩存储的处理方法和“预估校正”的时间推进算法,较好地解决了有限元计算存储量和计算速度问题。对长江口南北支河段进行了验证计算,结果表明模型能较好模拟长江口南北支河段的潮流运动情况,且计算稳定性好、速度快、精度高。     

钱塘江口北岸超强台风潮水淹没数值模拟研究

针对陆域保护区低于外江高水位的钱塘江河口地区,以1949年以来登陆我国沿海最强的"5612"号台风为典型超强台风控制条件,对河口北岸平原潮水淹没情况进行了数值模拟研究。首先对地形进行概化,将平原内的二线堤防及具有挡潮作用的道路单独处理;然后以海堤极限防御能力计算分析为依据,确定超强台风作用下海堤损毁程度;最后采用覆盖两侧区域的二维风暴潮模型对北岸平原的淹没情况进行计算分析。结果表明,在超强台风作用下,钱塘江河口淹没区可随时段累积沿后方二线堤防及道路逐步推进,此类线状建筑物具有较好的挡潮作用;现状条件下,钱塘江河口北岸遭遇超强台风后,其最大淹没水深可达2.87 m,淹没面积达到127.52 km2。     

竖井贯流泵进水流道的数值模拟研究

基于标准k-ε湍流模型,采用雷诺时均N-S方程和SIMPLE算法,通过针对不同竖井线型参数下竖井贯流泵进水流道进行三维数值模拟,展现了各方案进水流道出口断面的轴向速度分布、水平剖面的流线和压力分布以及流道水力损失的状况.通过比较发现:流道过渡平缓时,流道的水力损失性能较好;各方案出口断面上的速度分布呈现为对称分布;由于3种方案的水力损失性能相差不大,考虑到工程的经济性,选择方案1作为最终方案.     

长江口局部河段三维潮流数值模拟研究

为了准确深入地认识长江口区水动力特征,基于非结构网格有限体积法,建立了长江口南支、南北港局部河段三维潮流数学模型。模型验证结果良好,说明其能够正确反映水流的三维运动形式。在此基础上,分析了北港入口处表底层水流特征以及新桥通道垂向水流结构。结果表明,北港入口处,落急值在表层与底层差别较大,涨急值差别相对较小。新桥通道处,涨急时,中上层与中下层垂向流速梯度差异明显,落急差异相对较小。     

强潮河口拦门沙航道回淤及治理措施

针对瓯江口边界地形复杂、岛屿众多、口门以上河段存在高含沙量浑浊带以及底沙级配分布宽的特点,分析了强潮河口拦门沙演变规律及成因,应用波浪与潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,研究拦门沙航道开挖后的回淤及治理措施。数学模型中引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,给出了波浪作用下浮泥引起航槽回淤的模拟方法。在瓯江口潮流与含沙量验证基础上,进行了拦门沙航槽开挖后悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的验证计算,计算的淤积厚度及沿航线分布趋势与实测值比较接近。在此基础上,研究了瓯江口拦门沙航道治理原则、措施及工程对水动力泥沙环境的影响。