三峡工程引航道通航水流数值模拟应用研究

采用二维非恒定流数学模型,模拟了三峡工程上游和下游引航道在不同布置方案和各种枢纽运行方式下的引航道内非恒定水流.研究了坐标变换、网格划分、数值离散、动水边界及干床处理、计算成果可视化等关键技术,提出了处理方法.计算表明该数学模型稳定性好、收敛快、精度高;计算成果与模型试验成果较为吻合.     

兰江铁路桥通航水流条件数值模拟

由于兰江铁路桥通航尺度不满足三级航道的通航安全要求,为了研究兰江铁路桥桥区通航水流条件,该文章收集了相关资料,分析了工程河段河道演变及水流条件,建立并验证了适合该区域的二维水流数学模型,通过模型对兰江铁路桥桥区的通航水流条件进行计算分析,得出兰江铁路桥桥区的航道通航水流条件,并提出相关的安全保障措施,以保障船舶航行安全,对今后类似现状航道及桥区通航安全有一定的借鉴作用。     

内河船闸引航道尺度与通航水流条件的关系

通过理论模式分析和二维数学模型计算，讨论了船闸引航道尺度通航水流条件的影响规律，指出了尺度局部优化在水流条件改善方向的重要意义，成果为设计提供参考。     

三峡工程运行初期上游引航道通航水流条件研究

三峡工程运行初期,上游引航道通航水流条 件受水库调度等因素的影响变得更加复杂。针对隔流堤漫顶后上游引航道内通航水流条件的 变化,通过水工模型及自航船模对上游的航道通航水流条件进行了试验研究。试验成果表明 ：在通航条件下,在引航道内与口门区的水力学参数均能满足设计要求,船模船队航行上下 行均较顺畅。     

峡江水利枢纽引航道通航水流条件改善措施试验研究

峡江水利枢纽位于"S"形弯道内,引航道上、下游口门区通航水流条件非常复杂。通过物理模型试验研究了引航道口门区通航水流条件,并给出了优化布置方案。结果表明:通过调整引航道中心线位置、缩小引航道中心线与河道主流流向交角,并适当开挖局部高地,有效地改善了上游引航道通航水流条件;下游引航道通航水流条件则主要以外扩式底部透空导流墙整流措施来改善。     

青田水利枢纽通航水流条件试验研究

青田水利枢纽虽位于瓯江较为顺直的河段,但受支流、潮汐及下游河道收窄的影响,建成后枢纽通航水流条件较为复杂。基于水工整体物理模型试验,对青田水利枢纽建成后的通航水流条件进行了模拟研究。模型试验研究表明,枢纽及主要通航建筑物布置基本合理,但设计方案在运行中容易出现斜流问题,尤其是在中、小流量情况下,从而影响到船舶安全进出引航道,导致通航保证率得不到保障。试验采取调整导航墙及航线等措施,对原方案进行了优化,最终提出了航道及通航建筑物的推荐布置方案,以及最大通航流量。同时对支流入汇、潮汐影响等问题进行了研究,探讨论证了在推荐布置方案及控制流量下的通航安全性。     

三峡船闸上引航道通航水流条件研究

根据模型试验成果,阐述了三峡船闸上引航道在船闸充水过程中,重力波流运动的演变规律以及船队系缆力变化过程,论证了船闸输水系统上游取水口布置形式的合理性,研究了在船闸单线充水运行条件下,上游引航道的通航水流条件能够满足设计要求,而双线同时充水则不能满足要求。同时还结合以往的研究成果和工程实践,对于影响重力波流运动的多种控制性因素以及通航水流条件的若干改善措施进行了深入讨论,指明了下一阶段三峡工程引航道的研究方向。     

那吉船闸下游引航道通航水流条件的试验研究

那吉水利枢纽原设计方案的船闸下游引航道口门区存在较大的横向流速等不良通航水流条件，通过多种改善措施的比较试验，提出下游引航道口门以下航道左岸边修改顺直，并采用丁坝和导流墩削弱回流强度的改善措施，使船闸下游引航道口门区的水流条件能满足通航的要求。     

引航道水沙运动数值模拟初探

本文根据已建工程引航道船闸运用期间水沙运动规律的研究成果,建立并验证了引航道泥沙数学模型.在此基础上,针对引航道存在的碍航问题,对消弱水位波动及减少淤积两个问题进行了初步探讨,以期为已建工程改善通航条件及水利枢纽引航道设计提供参考依据.     

五里亭船闸下游引航道综合整治

以五里亭船闸下游引航道整治措施为例,建立了二维水流数学模型,对岸嘴开挖、隔流墙设置、疏浚、航线调整等措施进行研究,详细阐述了典型引航道水流条件的逐步优选过程,提出了五里亭船闸下游引航道推荐整治方案。通过对方案的逐步优选,得出:① 引航道整治措施优选是多约束条件下的渐进过程,除论证通航可行性外应兼顾发电、行洪可行性,孤立分析通航整治措施可能给出极不合理的工程建议,而这在许多通航论证中常被忽视;② 对于具体工程,引航道隔流墙的长度理论上存在最优值;③ 淹没式长隔流导航墙可满足掩护引航道水流条件的要求,同时也不妨碍电站出力和河道泄洪,是通航水流条件较差船闸引航道整治的有效措施。     

贵港二线船闸下引航道物理模型试验研究

引航道及口门区通航水流条件一直是多线船闸并列布置中十分重视的问题,如布置和运行控制不当,容易导致相关安全问题。建立了1:100的贵港枢纽下游及船闸引航道物理模型,研究贵港二线船闸的布置方案及其对引航道和口门区水流条件的影响。结合贵港枢纽的特点,分析枢纽不同泄流条件下,二线船闸原布置方案中引航道、一线船闸停泊段及口门区的流速大小,得到影响船闸引航道水流条件的控制工况;在此基础上,提出了优化布置方案,对不同布置长度及透空方式下引航道的水流条件进行了对比分析。根据研究成果,推荐二线船闸下引航道内采用隔流墙,布置长度为135 m,底部不透空或透空高度小于0.50 m的方案。研究成果为贵港二线船闸的优化设计提供了参考。     

三峡工程临时引航道泥沙淤积数值模拟

本文针对三峡工程临时引航道泥沙淤积问题,建立了异重流数学模型,对临时引航道的泥沙淤积进行了数值模拟,计算结果与观测资料符合良好。模型计算还区分了引航道口门段平面环流带来的淤积量和异重流淤积量,说明引航道的泥沙淤积主要发生在汛期水流含沙量较高时期,异重流淤积超过80%。计算还说明,引航道的泥沙淤积随水深和含沙量而增大。     

桥区河段洲滩变化对通航条件的影响

桥区河段的洲滩演变,可能会改变桥区的航道条件,影响船舶通航。武汉长江大桥所在的武桥水道河段汉阳边滩年内呈现汛冲枯淤的规律,如果枯水期汉阳边滩淤积展宽,武汉长江大桥上水通航孔水深不足,不能通航,或者即使水深足够,但因桥位上游的航槽过于弯曲,上水船舶通航困难,常需要调标改孔,严重时必须采取疏浚措施。将二维水流数学模型与船舶运动漂移量模型相结合,计算分析了汉阳边滩不同淤积形态条件下上行船舶通过大桥上游弯道的所需航宽,从船舶运动学角度分析了汉阳边滩淤积展宽影响桥区通航的机理。结果表明,即使4 m等深线没有直接淤积通航桥孔,当汉阳边滩突咀较大且靠近大桥时,桥位上游弯道宽度不满足上水船舶安全通航所需航宽的要求,必须采取相应措施。     

三峡工程升船机上航道通航水流条件研究

三峡工程上游引航道实施全包隔流堤布置方案后，升船机上游引航道的通航设施布置也因水流条件变化需作相应调整。通过水力学试验及自航船模试验对上游引航道隔流堤、浮堤及浮趸船的布置进行了研究，并据此推荐了隔流堤堤顶高程150m、浮堤长120m的经济合理的布置方案。     

弯曲复式河道水流特性数值模拟研究

为了解二维、三维模型在弯曲复式河道水流数值模拟中的应用情况,利用物理模型试验数据验证二维模型的计算结果,并对断面水面线进行了分析。可以看出,二维数模不适用于弯道水流的局部模拟,而适用于宏观水流流动的模拟。采用三维模型分析了弯曲复式河道中的二次流现象,结果表明,三维数模对于弯道水流的二次流、垂线流速分布模拟效果比较理想,可以得到弯曲河道水流运动的基本规律。     

数值分析长江口深水航道上段淤积的原因

目前,长江口北槽深水航道上段淤积较为严重,对航运产生了不利的影响.本文利用Delft3D-FLOW建立了长江口二维潮流的数学模型,并利用实测潮位、流速及流向资料对模型进行了率定和验证,模型计算结果与实测数据符合较好,该模型较好地反应了深水航道工程后长江口的水动力情况.根据模型计算结果,特别是南、北槽上河段主河道流速沿程变化过程、横沙通道涨落潮流量、南北槽分流比,对北槽深水航道上段淤积原因进行了分析,北槽沿程流速远小于南槽沿程流速,尤其横沙通道以上北槽河段流速更小,而且横沙通道涨、落潮量均较大,削弱了北槽和南港之间的水体交换,从而加强了泥沙在北槽深水航道上段进口段的落淤.     

浮泥沿航道流动的数值模拟

航道中浮泥的流动对于航道淤积分布具有重要影响,通过数学模型模拟浮泥运动有助于预测航道的淤积情况.以有限差分方法为基础,结合固结模型和流变方程建立了一维浮泥运动数值模型,模型得到浮泥缓坡流动试验验证,并应用于2007年韦帕台风期间连云港主航道浮泥流动模拟,模拟结果与实测数据吻合较好,所建模型可以较合理地描述浮泥的流动过程.     

船舶航行条件的快时模拟

本文说明了船舶在航道中航行条件快时模拟的原理，建立了船舶运动的基本方程、水动力模型，说明了影响船舶运动的“环境”因素及这些“环境”因素的计算方法. 通过算例，详细解释应用快时模拟研究航道航行条件的分析过程。     

复式河道一维洪水演进数值模拟

针对复式河道的特点,建立复式河道一维非恒定流数学模型,采用四点线性隐格式离散圣维南方程组,在动量方程中通过对主槽宽度进行修正,很好地解决了漫滩瞬间流量波动问题。通过2006年汛期调水调沙期间的实测资料对黄河下游白鹤—孙口河段洪水演进过程进行验证,结果表明,计算的洪峰变化过程比较符合实测情况,洪水传播时间的计算值与实测值基本吻合。