葛洲坝枢纽泥沙物理模型比尺效应研究

本文论述了葛洲坝枢纽泥沙物理模型相似比尺主要方面,概括和比较了枢纽泥沙物理模型在水流运动相似比尺,泥沙运动相似比尺,细颗粒泥沙在动水中沉降相似比尺等方面处置的依据、方式和侧重点。闸明了泥沙物理模型相似律在实际应用中受到模型比尺效应制约,并对葛洲坝枢纽各泥沙物理模型比尺效应进行研究。     

长江口航道整治模型试验

本文根据长江口水文、泥沙、地貌形态等自然特征,结合所需研究的各项任务,进行了详细的模型设计,确定了以下各项主要的比尺:水平比尺λ_L=1600;垂直比尺λ_H=120;泥沙沉速比尺λ_ω=0.95;泥浆扩散系数比尺λ_(Kx)=λ_(Ky)=17600。模型范围自天生港至口外鸡骨礁附近,全长约180公里。通过验证试验,自中浚以上直至徐六泾,模型沿程各潮位站的潮位过程线、各测流断面的流速及其横向分布与原型相符。在此基础上,进行了南支河段三沙治理方案的试验研究,并提出了较为合理的推荐方案。     

基于原型沙的三峡库区细颗粒泥沙冲淤模型试验研究

三峡水库常年回水区淤积物多为中值粒径在0.01 mm左右的细颗粒泥沙,按传统理论对此类细沙模型试验进行设计存在困难。提出了一种基于原型沙的库区细颗粒泥沙模型试验方法,流速比尺的确定考虑水深影响,泥沙冲淤时间比尺与水流运动时间比尺一致,含沙量比尺取决于垂直比尺和干容重比尺。黄花城河段2003-2011年以及典型流量水位组合下的泥沙模型试验结果表明,淤积厚度和平面分布与原型符合较好,初步说明该方法适用于三峡库区细颗粒泥沙运动的模拟。     

基于局部拟合法的低能沙质海岸比尺设计

在波浪作用下的泥沙运动过程中,由于泥沙粒径的大小会影响到波浪边界层的紊动状态,以及泥沙沉降时绕流的紊动状态,进而影响其沉降和起动的规律,故波浪作用下的沙质海岸动床物理模型的比尺向来是一个复杂问题,其设计需要对各种因素进行衡量与取舍。而对于我国渤海、黄海沿岸常见的沙质海岸,其粒径范围决定了沉降时的绕流处于层流、紊流的过渡状态,沉降规律更为复杂,使其比尺设计更加困难。针对我国黄、渤海沿岸常见的低能沙质海岸波浪动床试验的泥沙比尺设计问题,探讨了适用于低能沙质海岸的比尺准则,剖析了比尺设计的难点,并提出了适用于一定泥沙粒径范围内比尺设计的局部拟合法。基于局部拟合法,针对低能沙质海岸剖面波浪动床试验,提出了相应的泥沙起动、沉速比尺关系式。     

三峡工程运用初期坝区泥沙淤积与模型试验成果分析研究

根据三峡工程蓄水初期2003年6月-2006年10月坝区河段实测水文及地形资料,对三峡坝区泥沙模型进行了泥沙淤积验证,分析了模型试验成果与原形实测资料间产生偏差的原因,认为三峡坝区泥沙模型的试验结果与原型实测资料基本一致,模型的泥沙淤积规律和淤积分布与原型基本相同,定量预报具有一定精度;造成原型与模型淤积偏差的主要原因是,模型沙的相似性、模型含沙量比尺和冲淤时间比尺的适应性、模型异重流运动的相似性.在此基础上,提出了进一步开展三峡坝区泥沙问题研究和适当调整模型部分比尺的建议.     

长江三峡工程库区丰都复建港区港址选择研究

通过拟复建港区河段的二充场计算，分析了名山镇港区，新城乡港区及丁庄溪港区前沿的水域条件，说明拟建的港址和结构型式可行，本文还通过二维水流泥沙数学模型计算了三峡水库成库后50年长江丰都河段泥沙淤积情况，分析了三个港区的淤积对港区的影响，本项研究为长江丰都县港区建设的可行性提供了科学依据。     

精煤模型沙特性试验研究

长江葛洲坝水利枢纽入库泥沙包括悬移质和沙卵石推移质.在模型设计中,根据研究的泥沙问题性质,要求模拟悬移质为主的全部泥沙,悬沙粒径为0.010～1.00毫米,模型几何比尺采用1∶150,是一个悬移质为主的小比例尺正态泥沙模型,对于这样一个模型,如果采用比重较大的模型沙材料,势难满足泥沙运动相似条件,为此,选择株洲精煤做为本工程模型沙材料,其比重的平均值约为1.33克/厘米~3左右,模型沙的几何比尺λα=1.5,模型沙的中值粒径为d_50≈0.015毫米,是一种颗粒极细的非均匀组合沙,本文概述了这种轻质模型沙的物理、化学、电化以及水力特性,可作为泥沙模型试验选沙的参考。     

定床泥沙示踪试验述评及示踪沙设计示例

本文对于利用河工定床模型,摸拟原型为动床的泥沙颗粒运动的示踪试验,在模型相似方面所存在的问题,以及应用这种定床泥沙示踪试验成果于实际工程时应该注意的问题,提出了意见。定床泥沙示踪试验的模型设计,在模型几何比尺和模型沙材料已经确定的条件下,便归结为示踪模型沙粒径比尺的确定问题;但在这方面存在一些值得讨论的问题,以往的研究很少涉及。本文按照示踪试验的要求和需要摸拟的泥沙临界运动状态——起动、悬移和扬动等,提出了各自应该满足的相似条件和粒径比尺关系式,并列举设计示例以供参考。     

动床模型中河床形态相似比尺的探讨

对于动床比尺模型,能够正确重现河床形态是至关重要的,因此国内外学者就河床形态相似的条件进行了研究。英国学者P.Ph.Jansen和荷兰学者M.de Vries认为,当满足所谓“理想流速比尺”(Ideal Velocity Scale)时,能够使得泥沙输移比尺在空间上不变,模型中就可以正确重现原型的河床形态。这种“理想流速比尺”是根据泥沙输移参数ψ(=Ss/(D~3Δg)~(1/2))和水流参数(?)(=μhi/ΔD)之间存在单值函数关系的假定而得出的。如果能在动床模型中保持这些无量纲的参数与原型一样,这就意味着泥沙颗粒沿河床运动的     

金山咀港区各规划方案的港内泥沙淤积

根据金山咀港区物理模型试验的成果，从各规划方案港区水流形态的变化，讨论了适用于港区各规划方案的淤积计算式，计算了各方案港内泥沙淤积强度、淤积量和淤积分布。结果表明，从港内泥沙淤积角度看，在金山咀地区建港是可行的。     

钱塘江南岸上虞拟建港区潮流泥沙数模研究

钱塘江航运的发展一直受到深槽线平面摆动、纵向庞大的沙坎浅水区和涌潮3个因素的制约, 上虞港区建港条件也取决于上述因素.建立了大范围的潮流泥沙数值模型,在对模型进行多次验证的基础上,数值模拟了拟建上虞港区的潮流场、泥沙场,并对港区的潮流、泥沙场进行了分析,预测了钱塘江河口规划堤线方案实施后港区潮流、泥沙场的变化,为上虞港的规划和预可方案研究提供了技术依据.     

悬移质动床模型试验含沙量比尺计算方法研究

对已有的含沙量比尺的确定方法进行了评述,指出存在问题的主要原因是在推导含沙量比尺中选用了不能同时适用于原型和模型的水流挟沙力公式。为此,以适用性较好的张红武公式为基础,通过简化处理和模型资料率定,得出了有一定理论基础的含沙量比尺计算公式。进一步分析和验证表明,该公式不仅能反映模型几何比尺和泥沙容重对含沙量比尺的影响,而且大量模型计算的含沙量比尺与实际采用的含沙量比尺较为接近,因而可以用于动床模型含沙量比尺的初步计算。     

金山咀港区各规划方案的港内泥沙淤积

根据金山咀港区物理模型试验的成果，从各规划方案港区水流形态的变化，讨论了适用于港区各规划方案的淤积计算式，计算了各方案港内泥沙淤积强度，淤积量和淤积分布。结果表明，从港内泥沙淤积角度看，在金山咀地区建港是可行的。     

黄河三门峡库区泥沙模型的设计

本文针对多沙水库特点，首次采用黄河泥沙模型相似主律和异重流运动相似条件的最新研究成果，完成了三门峡水库泥沙动模型的模型沙选择和比尺设计。     

高栏港区泥沙回淤时空变化实测资料分析

根据高栏港区2002年6月-2005年9月期间多次实测水下地形资料,结合以往的研究成果,在分析淤积泥沙来源的基础上,从时间、空间分布等方面,对珠海港高栏港区航道泥沙回淤状况进行了研究.     

变态动床泥沙模型紊动相似和阻力相似研究

河流动床泥沙模型试验有两个亟待解决的难题,即,如何考虑水沙之间相互作用的紊动相似,以及如何满足大变态率动床边界的阻力相似.本文根据水沙两相紊流理论,研究了泥沙紊动相似条件;导出含沙量比尺.在动床阻力相似方面,研究了床沙可动性、河型及床面层流态相似条件;提出床面阻力系数修正比尺,修正相对水深影响.     

应用数学模型与物理模型相结合研究工程泥沙问题

本文介绍葛洲坝水利枢纽采用数学模型与物理模型相结合的方法对水库库区泥沙问题进行研究的经验:一维数学模型研究全库区的泥沙冲淤过程和平衡情况,物理模型则研究变动回水区库段的三维水流航道泥沙问题。这种研究方法是研究大型水利枢纽工程泥沙问题的重要途径;两种模型能起互相配合,相辅相成的作用;能减少物理模型试验河段的长度和主要设备、经费开支:能减小物理模型的时间比尺变态率和模型几何比尺变态率,提高模型试验精度。本文评述了葛洲坝水利枢纽采用的数学模型——水库不平衡输沙研究,并提出数学模型与物理模型相结合应注意的问题。     

悬移质泥沙运动相似条件探讨

根据紊流扩散理论所得的三维非恒定悬移质泥沙运动方程,利用相似理论,对悬移质泥沙悬移相似条件进行了初步探讨,结果表明,悬浮相似条件和沉降相似条件相同。众多学者之所以推导出与此条件不相容的悬浮相似条件,问题的关键在于泥沙紊动扩散系数比尺α_εSy 的求解中,引用了摩阻流速、对数流速分布和卡门 常数比尺这3个在变态模型中互不相容的等式条件。     

南京港新生圩深水泊位河床稳定问题模型试验研究

这个模型试验的目的是研究长江南京港新生圩深水泊位附近河床变迁的原因、趋势及其整治措施。模型(水平比尺1:600,垂直比尺1:120)进行了水流情况试验,定床输沙试验以及各种工程方案试验。试验结果,判明了八卦洲右汊冲淤变化的原因及其发展趋势,提出了在八卦洲头做鱼咀工程防止冲刷以稳定右汊河势。在右汊河势稳定后,估计港区就可保持通航水深。如港区水深一旦朝不利方向发展而影响通航时,则还可采用天河口短丁坝方案以减轻淤积。     

疏浚工程对回淤影响的数值模拟研究

采用二维潮流泥沙数学模型,根据深圳西部港区主要港口的年维护疏浚量,计算分析疏浚工程对周围港区回淤的影响,为港区施工的科学管理提供依据。