利用涨落潮水流冲刷河口闸闸区淤积

河口挡潮闸闸区及其上下游河段淤积是冲积性河流河口比较常见的现象 .通过水槽模型试验 ,探讨了利用涨潮与落潮产生的潮位差冲刷闸区及其上下游河段河床淤沙的水力冲淤方式 ,对不同水力条件下水闸冲淤方式及冲淤效果进行了比较系统的研究     

河口河床调整探讨

为钱塘江资料为基础,揭示了河口挟沙水流的复杂冲淤行为,分析了河床横断面形态对动力作用的复杂响应,探讨了潮汐河口河相关系,为工程建设提供了参考。     

松滋口分流及其对芦家河河势影响研究

依据实测资料 ,分析了松滋河口门河段的河床冲淤及水位流量关系、松滋口分流对芦家河河势变化的影响 ,提出了根据枝城站水位流量与新江口水位流量关系推求松滋口的分流量的方法 ,预估了三峡水库运用对松滋河分流及河床冲淤的影响 ,为芦家河河段进行数学模型计算及物理模型试验提供了边界条件 .     

河口泥沙数学模型的若干问题

针对泥沙数学模型作为预报河床冲淤的研究手段在进一步发展中受到有关物理参数的限制,分析了河口泥沙数学模型涉及的若干关键问题.从三维微分方程竖向积分角度分析认为恢复饱和系数理论上应大于1;指出泥沙非均匀系数、相对粒级以及泥沙固结对河口冲淤有一定影响,给出适用于河口非均匀黏性沙的任意k粒级的黏性力表达式、起动概率公式和临界起动切应力公式,探讨了临界淤积切应力表达式在处理细颗粒泥沙絮凝时的作用;认为根据最大或最小含沙量对应的水流泥沙要素来确定河口水流挟沙能力公式比以往按半潮平均来处理在理论上更为合理,提出适合潮汐河口的非恒定水流挟沙能力公式;指出数值计算和验证有待改进之处.     

长江口河段近期冲淤演变过程及未来趋势预测

随着三峡及其上游梯级水库的相继运行使用,长江中下游输沙量锐减,坝下游河道发生长时段、长距离的冲刷,并快速向河口地区发展。研究长江口近期冲淤演变过程及主控因子,并对未来演变趋势进行合理可靠的预测,是当前河口演变及治理研究的一大难题。利用GIS方法定量分析了长江口河段(徐六泾至横沙)1997年以来的冲淤演变特征,在此基础上使用经充分率定和验证后的长江口年代际冲淤演变数学模型(Delft3D),预测至2030年和2050年长江口河段冲淤演变趋势。根据实测冲淤过程定量分析可知,1997—2015年长江口河段局部河势发生显著调整,整体呈冲刷下切态势,冲刷强度随来沙量减少而增大;其中,2010—2015年年均净冲刷量达0.75亿m3,且冲刷主要分布于10 m以下的深槽,浅滩以淤积为主。数值模拟预测结果表明:现状来沙量(1.25亿t/a)条件下该河段2015—2030年保持强烈冲刷;2030—2050年冲刷有所减弱,但在极端低来沙量(1.00亿t/a)条件下维持强烈冲刷,且存在由"淤滩刷槽"转变为"刷滩刷槽"的趋势。在自然条件及人类活动的双重影响下,河口冲淤演变过程复杂多变,作者所给出的演变趋势预测结果可为长江口综合整治提供技术支撑。     

珠江南河道平面二维非恒定流水沙数值模拟

基于贴体正交曲线坐标系下沿水深积分的平面二维非恒定水沙数学模型对珠江南河道水沙运动和泥沙冲淤进行了数值模拟,在确定悬沙絮凝沉速时考虑了泥沙粒径、盐度、含沙量及水流紊动的影响,针对河口泥沙双向交换的特点,对泥沙冲淤函数φ作了改进,对挟沙力级配公式进行了调整,改进了现有模型,并利用河段实测水文资料及原型观测数据对模型进行验证,结果表明,模型计算的沿程水位、流速分布和泥沙输移以及河床冲淤演变与资料符合较好。     

河口冲淤对围垦的响应

为了研究椒江河口地形对毗邻海域连续多段大面积滩涂围垦(即集群围垦)的响应,利用二维潮流非均匀沙数学模型,预测椒江河口现状岸线下及规划围垦工程后的床面冲淤.结果显示:现状岸线下未来河口河道大部分区域发生冲刷,口外拦门沙有少量淤积;规划围垦工程后河口河道及口外拦门沙淤积,河口延伸段冲刷;与各围垦工程单独作用的叠加效果相比,集群围垦联合作用下的冲淤幅度更大,即存在非线性效应,应在围垦规划时予以重视;河口水动力随毗邻海域围垦面积的增大而减弱,水流挟沙能力随之下降,因而河口河道及口外拦门沙的淤积厚度随围垦面积的增大而增大.     

河口泥沙数学模型的若干问题

针对泥沙数学模型作为预报河床冲淤的研究手段在进一步发展中受到有关物理参数的限制,分析河口泥沙数学模型涉及的若干关键问题.从三维微分方程竖向积分角度分析认为恢复饱和系数理论上应大于1;指出泥沙非均匀系数、相对粒级以及泥沙固结对河口冲淤有一定影响,给出适用于河口非均匀黏性沙的任意k粒级的黏性力表达式、起动概率公式和临界起动切应力公式,探讨临界淤积切应力表达式在处理细颗粒泥沙絮凝时的作用;认为根据最大或最小含沙量对应的水流泥沙要素来确定河口水流挟沙能力公式比以往按半潮平均来处理在理论上更为合理,提出适合潮汐河口的非恒定水流挟沙能力公式;指出数值计算和验证有待改进之处.     

河口节制闸下淤积及冲淤效果耦合模型计算

在潮汐作用下河口地区具有挡潮功能的节制闸闸下引河泥沙淤积现象十分普遍,泥沙淤积严重影响了其行洪排涝能力,危害极大.因此,研究闸下淤积规律、探讨科学的清淤措施具有重要的工程实践意义.分析闸下淤积规律,并预估了闸下淤积,在吸收经验模型和水沙模型的优点的基础上,建立了二者的耦合模型,模拟了部分开闸冲淤时闸下引河水沙运动.该模型与平面二维水沙模型相比简化了计算,且其计算精度满足工程应用的要求.通过计算比较多孔闸闸门全开及部分开闸的冲淤效果表明:对闸门上下水头差和闸内水量较小、闸下引河较短的情况,采取开启中孔闸的冲淤方式比多孔全开的冲淤效果好.     

松滋口分流及其在芦家河河势影响研究

依据实测资料,分析了松滋河口门河段的河床冲及水位流量关系、松滋口分流对芦河河势变化的影响,提出了根据枝城站水位流量与新江口水位流量关系推求松滋口的分流量的方法,预估了三峡水库运用松滋河分流及河床冲淤的影响,为芦家河河段进行数学模型计算及物理模型试验提供了边界条件。     

黄骅港工程对其海域流场影响的计算分析

利用Delft3D-Flow数学模型,模拟了黄骅港附近海域不同潮型、不同工程状况下的潮流场,在此基础上,分析比较了黄骅港不同时期工程情况下潮流场的主要变化,探讨了二维流场变化对黄骅港港池和外航道回淤的可能影响.研究表明:工程前后黄骅港海域的流场发生了显著的变化,潮流动力条件发生不均衡变化,出现了沿堤流和横流,这些因素都有可能加重黄骅港港池和外航道的回淤.     

河口大规模围海工程对周边水动力环境的影响

河口围涂工程建设将不同程度影响工程海域的水沙输移特性.运用平面2维潮流数学模型,以浙江温州瓯飞滩围涂工程为例,研究河口大规模围涂工程对周边水动力环境的影响.基于三角形网格,采用有限体积法对模型进行求解,通过9个实测潮位过程和9个流速测点对模型进行验证,验证结果良好.瓯飞工程实施后,海域高潮位呈现一定程度的降低,围堤前沿水域流速大幅度降低,但对温州核心港区影响较小,飞云江口进出潮量有所降低,研究成果可为工程决策提供重要参考依据.     

涌潮潮头掺气的模型试验研究

强烈掺气的涌潮潮头在向河口上游推进的过程中对整个水域的环流结构、泥沙的输移、污染物的扩散乃至整个河口区域的生态平衡等都将产生巨大的影响,因此针对涌潮潮头掺气特征的研究就显得尤为重要。本文在玻璃水槽中模拟了涌潮潮头,运用高速摄像记录系统拍摄涌潮潮头掺气的状态,并对其破碎状态进行观测、统计和分析,通过验证试验中涌潮潮头形态与涌潮Froude数之间的响应关系与现实中二者之间的响应关系的一致性检验了试验中所模拟的涌潮潮头形态的合理性;涌潮潮头破碎掺气要历经四个阶段且不断重复,最终在潮头形成一系列的气泡云;通过对比不同工况下涌潮潮头掺气的形态,提出潮头形态的变化主要与落潮流速和涌潮潮头高度相关;为深入定量地研究涌潮潮头的掺气特性,定义涌潮潮头的掺气长度,其与潮前水深及其流速、涌潮潮头的高度及其传播速度等因素密切相关;利用量纲分析确定涌潮潮头的相对掺气长度与涌潮强度和涌潮Froude数之间的函数关系后,运用非线性回归分析试验数据得到计算涌潮潮头掺气长度的经验公式;最后通过对钱塘江盐官段涌潮潮头掺气长度的几组观测值与经验公式计算值的对比与误差分析,验证了经验公式的实用性,为更好地预测涌潮潮头掺气的特征提供了量化的基础。     

陡坡河道中淤积高度对水位变化影响试验研究

在陡坡河道内,因输沙率变化可能会引起局部淤积,继而河道水位会随淤积高度相应变化。本文在4种比降水槽中,建立了可以模拟淤积体高度的概化模型,探求淤积高度对水位的影响。研究结果表明不同来流量条件下,在淤积高度增高与降低的过程中,水位会发生突增或突降,并且发生突增与突降时对应的淤积高度存在差异。淤积高度增加过程中,淤积体上游水位最大增幅可达6倍;淤积体降低过程中,水位恢复呈滞后性。通过线性回归得到了发生水位突变的临界淤积高度与来流水力学指标存在相关关系。以临界淤积高度为标准提出了的安全区、可能成灾区、成灾区的判断方法。本文的研究成果能够为水沙灾害防治中堤防设计、河道整治提供参考。     

都江堰工程分水排沙的系统科学原理初探

都江堰工程从河流水沙运动的整体出发,发挥系统自组织、自适应机制,以简单的工程设施调节复杂的水沙运动,把引水可靠、防洪安全和有效排沙和谐地统一在动态平衡之中。历代劳动人民以生产力发展为动力,利用信息反馈,通过不断的工程维修扩建使都江堰设计科学、效益巨著、日趋完善     

用牛顿力学基本原理分析海洋的潮汐现象

本文利用牛顿力学基本原理定性和定量地初步分析了海洋的潮汐现象.海洋的潮汐现象基本来自月球的引力作用,在较小程度上也来自太阳的引力作用.潮汐产生力决定于引力的梯度,据此给出了潮汐产生力的全貌,估算了在开阔海面处潮的平均高度,讨论了太阳引力的影响及大潮小潮等问题.     

黏性非均匀沙的起动概率

基于概率论与力学结合的方法，探讨了黏性非均匀沙的起动问题．将促使颗粒运动的外力矩大于颗粒保持静止的外力矩视为泥沙起动的临界力学条件，通过作用力臂的统计处理以反映颗粒在床面排列的随机性，并基于瞬时底流速的概率分布和试验资料建立起适合黏性非均匀沙的起动概率公式．其中作用力包括推移力、上举力、水下重力和黏性力，而黏性力表达式则根据因次分析和交叉石英丝试验得到，涉及到泥沙非均匀性、干密度和水压力等影响因子．摩阻流速的计算值与试验值的比较表明，起动概率和相应临界摩阻流速公式合理地刻画了非均匀沙起动的随机力学特性，考虑因素较为全面，对无黏性和黏性的非均匀沙均适用，可供潮汐河口非均匀沙冲刷预测时使用．     

海滩围垦工程施工局部冲刷问题分析

沿海地区海滩围垦工程围区在施工过程中随着潮水涨落,围区内外会产生较大的水头差和围涂区域引起冲刷．施工工序安排的不合理所形成的围区内某些区段低高程段过窄是造成影响冲刷的主要原因,对围区施工过程、围区潮汐和冲刷流速计算和围区冲刷机理的分析发现,对施工区域的合理分段、制定和调整施工工序可以有效减少海涂冲刷．