天然河道淹没丁坝群水流计算平面二维流带模型

本文对天然河道淹没丁坝群水流二维计算进行了研究和探讨，提出了淹没丁坝群水计算平面二维流带模型，此模型基于绘制水流平面图的基本思想，将天然河道水流划分为一定数量的流带，在每条流内用差分法求解水流运动方程式和连续方程式，在运动方程式中首次考虑了淹没丁坝的局部水头损失，以根据淹没丁坝对水流的影响，同时为进行数值计算提出了一系列处理办法，此法经湘江下摄司河段和长江八卦洲河段的实测模型试验资料验证，计算值和     

天然河道淹没丁坝群水深平均平面二维数学模型研究

本文根据平面二维水深平均水流运动方程组，利用控制体积法离散方程 并运用SIMPLER程式求解，研究了天然河道淹没了丁坝群水流计算平面二维数学模型，针对正交丁坝和非正交丁坝提出了各自的处理办法，同时分析计算河道进口流速分布规律，此数学模型经水槽试验资料和长江八卦洲河段物理模型实测资料验证，计算值和实测值符合良好。     

论丁坝坝长变化对河道断面流速分布的影响

在治河防洪工程中,丁坝是广泛应用的建筑形式之一。丁坝设计坝长的不同,其侵占河道过水断面的面积不同,对河道水流流态的影响也不同。文章以大辽河岗皮岭险工段为例,以现状丁坝群为基础,通过二维水力计算,比较不同设计坝长对该河段河道断面流速分布的影响,为今后类似险工治理工程工程布置及方案设计提供经验借鉴。     

非恒定流作用下的阶梯形丁坝局部冲刷特性

阶梯形丁坝是常见的航道整治建筑物,天然河道中的水流多为非恒定流,非恒定流作用下的阶梯形丁坝局部冲刷特性研究,对丁坝结构设计和水毁防护等具有重要意义.采用自回归马尔柯夫模型,将天然来流过程概化为波谷起冲和波峰起冲2种情况,基于平面二维水流泥沙数学模型,探讨非恒定流作用下的阶梯形丁坝局部冲刷特性.结果表明:① 不同流量过程...     

不同绕流结构体下水流水力特性试验研究

河道中存在绕流结构体时,水力特性会明显改变,不同结构体对水流水力特性影响有所差异。该文通过水槽试验,研究在同一流量下,丁坝和堆积体对河道水流水力特性影响,分析了不同绕流结构体下水面线变化,及不同绕流结构体对水流流态和偏转的影响。结果表明:在进占比完全一致下,梯形丁坝形态对水流作用最为强烈,水流流态影响最大。由于梯形丁坝存在第一回流区,增大阻流面积使水面线变化最大,方形丁坝次之,堆积体最小。受迎水面坡度影响,丁坝水流偏转最大,堆积体由于结构上更接近于流线型,对水流偏转影响最小,偏转趋势最弱,且随结构体越远水流偏转幅度越小。试验结果初步揭示了丁坝和堆积体对水流影响的差异性与统一性,可为数值模拟提供验证资料,也可对受堆积体影响河道的治理提供一定理论支持。     

U型弯道水槽内T型和L型组合丁坝群对水流特性影响试验研究

为研究不同组合丁坝群对河道水流水力特性的影响,试验在U型水槽弯道凹岸侧布置不同的丁坝群,利用粒子图像测速系统(particle image velocimetry system, PIV)和无线水位测量系统等仪器对水流流速和水位等物理量进行测量,分析不同工况下弯道内水流水力特性的变化。结果表明,L型丁坝是最有利的条件,可以显著降低凹岸侧的流速,增加凸岸侧的流速,且其水头损失相对较小,可以降低水流对凹岸侧的泥沙冲刷,防止凸岸侧的泥沙淤积,对工程实际具有重要指导意义。文章在前人研究基础之上,创新设计不同的丁坝组合进行对比试验,分析得出利于工程实际的结论。     

适用于中小河流受损岸坡修复的楔形丁坝群水力特性初探

河道内流动控制结构物作为一种主动防护型的护岸型式,以其特有的生态效益,伴随着河流治理理念由渠化向河流再自然化的回归,日益成为新的研究热点。在归纳总结国内外常见河道内流动控制结构物分类和作用特性的基础上,选取逆水流方向布置的楔形丁坝为研究对象,采用三维数值模拟方法对布置楔形丁坝群前后193°强弯曲水槽内的三维水力特性进行对比分析,初步分析弯曲水槽内楔形丁坝群的作用机制和挑流效果。研究结果表明:楔形丁坝群主要通过调整弯道内的二次流结构,达到将高流速水流挑离凹岸、避免岸坡遭受冲蚀的目的;楔形丁坝群布置会造成弯道内水位雍高,高流速水流向凸岸一侧偏移,其雍水高度和偏移程度与楔形丁坝群的布置方式密切相关。研究成果对于河流生态修复领域生态水工结构物相关研究的开展与深化具有借鉴意义。     

溃坝水流在复杂河道中传播的三维数值模拟

为研究河道弯曲和障碍物对溃坝波传播的影响,采用有限体积法对描述水流运动紊流模型和描述自由水面运动的VOF方程进行离散,建立了溃坝水流运动的三维数学模型,并对急弯河道进行了数值模拟计算。急弯河道溃坝波传播过程的模拟结果与前人实体模型试验结果基本一致。利用该模型研究了丁坝附近溃坝波传播的特性和溃坝水流的内部结构,数值模拟结果表明,溃坝波的传播受河道弯曲或障碍物的影响,产生反射和绕射,使得局部溃坝水流呈明显的三维特性。上游丁坝迎水面受到溃坝波波前的直接冲击,其动水压力远大于作用于下游丁坝的动水压力。另外,障碍物对溃坝水流的影响主要局限在障碍物上游和下游一定范围内,在此范围外,水流呈二维或一维特性。     

深水航道整治丁坝群对鱼类生境的影响

航道整治丁坝群一定程度上改变了局部水动力条件,从而对鱼类的生境也产生了影响。依托长江12.5 m深水航道整治工程,选择仪征水道整治工程为典型河段,建立二维数值模型,分析了三种典型工况下整治丁坝群实施前后研究河段的水流特性变化,基于对鱼类生境需求的调查分析的基础上,探讨了丁坝群对鱼类产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道的影响及成因,揭示了潮汐河段航道整治丁坝群对鱼类"三场一通道"的影响规律。研究表明:丁坝群附近的复杂水流结构及近岸缓流区,为漂流性鱼类和沉黏性鱼类提供了适宜的产卵场;丁坝坝后的底层缓流及静水环境,为鱼类提供了良好的越冬场;丁坝群独特的水流结构,将河道内的浮游生物横向输移至坝后富集,为鱼类觅食提供了丰富的饵料场;丁坝群建成后世业洲右缘近岸缓流区的范围有明显扩大,为鱼卵和仔鱼的降河洄游提供了稳定的洄游通道。     

丁坝对弯道水流水力特性影响的研究

针对丁坝对弯道水流水力特性影响的问题,建立了相应的概化模型,通过数值模拟的方法,利用RNG k-湍流模型封闭Reynods方程,VOF法追踪自由表面,通过有限体积法离散求解,模拟研究了不同弯道中心角情况下,丁坝对弯道水流横向水面超高和流速场的影响。结果表明:在丁坝影响下,弯道水流水面横比降计算公式需要进行修正,应当考虑丁坝对河道的束窄、丁坝尺寸和弯道角度等综合因素的影响。     

基于加权本质无振荡格式的二维溃坝水流数值模拟

将加权本质无振荡WENO(Weighted essentially nonoscillatory)格式和Runge-Kutta时间离散的思想应用于二维浅水控制方程的求解中，建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对一维矩形明渠中大坝瞬间全溃所致的水流运动进行了数值计算，并与理论解进行了比较，证实了方法的可靠性。最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时的洪水演进过程，模拟结果与实际相符。算例表明采用WENO格式所建立的高分辨率溃坝模型能够很好地模拟溃坝波的演进过程。     

强潮河口桩式丁坝减冲促淤效果研究

钱塘江涌潮气势雄伟,世界闻名,但对海塘具有很大的破坏力.该文提出了一种新颖的丁坝型式——桩式丁坝,从现场观测资料对比、实体模型试验和机理分析三个方面,分析桩式丁坝的减冲促淤效果,探究丁坝护滩保塘的机理.与堆石丁坝比较,桩式丁坝具有设计合理、施工简易、坝体内无内压力、有效地减轻了局部冲刷、便于维护检修等一系列优点。桩式丁坝可广泛应用于各类河道整治、海塘保护等工程中.     

黄河河道整治方案与原则

黄河河道整治曾研究并实践过纵向控制方案、平顺防护整治方案、卡口整治方案、麻花型(∞型)整治方案和微弯型整治方案，最后采用并推广了微弯型整治方案。从实践中总结出了黄河河道整治应遵循的原则为：全面规划、团结治河；防洪为主、统筹兼顾；河槽滩地、综合治理；分析规律、确定流路；中水整治、考虑洪枯；依照实践、确定方案；以坝护弯、以弯导流；因势利导、优先旱工；主动布点、积极完善；分清主次、先急后缓；因地制宜、就地取材；继承传统、开拓创新。     

精细化二维水动力模型在防洪评价中的应用——以滹沱河部分河段为例

为克服在防洪评价工作中常遇到复杂河道地形或者一些特殊的阻水构筑物,一维模型或常规的二维模型应用容易受到限制的问题,以滹沱河部分河段为例将基于非结构网格的具有良好激波捕捉能力的Godunov格式用于防洪评价。该河段中存在着大量的挖沙坑、桥墩、十多处丁坝,局部流态复杂。为充分考虑这些影响,建立了基于高分辨率地形的精细化二维Godunov水动力模型,并对该河段50年一遇的设计洪水进行了数值模拟。结果表明,新建模型能够很好地模拟复杂研究区域的水流状态,与商业软件的计算结果也比较接近。通过与原有该河段一维计算结果比较发现,项目区位置处水面高程降低了2.95 m,分析认为主要原因是河道地形变化所致,另一原因是新建模型能够提供更合理的计算结果。该研究案例表明基于Godunov格式的精细化二维水动力模型可成功用于复杂河道防洪评价,能够为同类型的防洪评价工作提供参考。     

液滴冲击液面的格子Boltzmann仿真研究

应用格子Boltzmann两相流方程，结合水平集界面重构技术，提出两相流的数值模型。采用五阶WENO格式和三阶TVD Runge-Kutta格式来求解Level Set 函数的输运方程。在不计重力的条件下，对液滴平动进行了数值模拟，在计算了800个时间步后，平动的液滴仍然保持原来的形状。在考虑重力的条件下，对液滴在空气中自由下落、液滴冲击液面的全过程进行了数值模拟，计算结果精细地刻画了液滴和液面界面的变化过程。数值模拟结果与物理规律一致。     

澧湘航线刘家坝浅滩演变分析与整治方法

湘江自注视河口分为东西两支进入洞庭湖，西支是湘江的入湖分洪道，该航线上的刘家坝滩是有名的碍航浅滩，每年都要清淤疏浚，为确定整治方案，进行了包括东西两支的河工模型试验，通过河床演变，水流动力轴线与床面切应力及泥沙输移路线的分析，采用的具体措施是依据河势，结合中，洪水主动力轴线的方向，将整治线规划成左凹右凸的微变形态，拆除右岸顺坝，在左岸布置５座丁坝，利用疏浚土加高右岸遗留的下边滩和填塞原过航槽及下深     

格子Boltzmann方法在模拟液滴冲击液面中的应用

应用格子Boltzmann两相流方程,结合水平集界面重构技术,提出两相流的数值模型。采用五阶WENO格式和三阶TVD Runge-Kutta格式来求解水平集函数的输运方程。在不计重力的条件下,对液滴平动进行了数值模拟,在计算了800个时间步后,平动的液滴仍然保持原来的形状。在考虑重力的条件下,对液滴在空气中自由下落、液滴冲击液面的全过程进行了数值模拟,精细地刻画了液滴和液面界面的变化过程。数值模拟结果与物理现象一致。     

混合有限分析法在桥墩水流数值模拟中的应用

在河道管理范围内布置桥墩时,较为关注桥墩对壅水和流态的影响,以柳州市局部柳江河道和拟建的维义大桥为例,分别建立大范围的河道和桥墩局部二维水动力数学模型,采用混合有限分析法进行了计算和求解。结果分析表明,维义桥的建设使局部河道产生壅水现象并对河势存在一定的影响。同时也证实了该方法在工程实际应用中的准确性和有效性。     

顺直河道低水生态修复工程的数值模拟

目前大多河流存在着平面顺直、断面单一的问题,需要进行生态修复。该文以奥地利某顺直河道段低水生态修复工程为例,利用水流数学模型,研究修复工程的平面布局。研究结果表明:利用错口丁坝,可在低水期形成蜿蜒多样的生态环境,且丁坝间距与错口深度是决定因素;非淹没状态下,丁坝间距为2.28倍河宽、错口深度为0时效果最佳;部分淹没情况下,丁坝间距应保持2.28倍河宽,但错口深度应大于0;相对坝高较小时,错口丁坝壅水较小,对行洪没有影响。