明渠扩散段急流运动特性及调控方法研究综述

依据文献分析了有限宽度水槽突然扩散、固定扩散角渐变扩散、无边界平板扩散和急流扩散4种典型明渠扩散段水流的共同流动特征.给出了有限宽度水槽突然扩散段水流宽度的沿程发展规律,以及在平底明渠急流扩散段设计时,为防止水流脱离的扩散角计算方法和突然扩展区急流扩散的边界方程;通过不同底坡比降的试验和原型资料分析,论述了陡坡扩散区水深沿程变化特点、沿程各断面横向分布规律,介绍了陡坡上水平扩散角的计算方法与扩散角最大值的存在.通过大扩散角水槽试验,发现在扩散段不同流态的过渡水流现象及稳定性不一样.上游来流为急流时,下游水跃进入扩散段就是水流失稳、主流偏转的开始;采用潜没式三角翼可以防止扩散段回流发生,提高过流均衡性.     

陡槽急流冲击波的扰动特性和消减措施

当水流通过泄水建筑物的收缩、扩散和弯道段时,将会产生一系列较强的冲击波.冲击波的产生使得水流的动量横向分布很不均匀,恶化了水流流态,给工程带来不利影响.在分析了陡槽急流冲击波的扰动特性的基础上,提出了几种消减弯道急流冲击波、直槽收缩连接段急流冲击波以及宽浅陡槽急流冲击波的方法.这些措施在实际工程中得到应用已获得了良好的效果.     

长江中游四大家鱼产卵场河段形态与水流特性研究

为了研究长江中游四大家鱼产卵所需的水流环境,采用数值模拟的方法对产卵河段的形态特征和水流特性进行了量化分析.通过统计和对比研究了4类产卵河段的能量坡降、水流流态、动能梯度、能量损失和弗劳德数等水力特性,分析了水力要素在典型断面上的分布特点.研究结果表明:四大家鱼产卵的河床形态比较特殊,能量坡降具有明显的2维特性;水流流态复杂多样;水流流经产卵河段后能量损失较大;河段横断面上的动能梯度和弗劳德数数值较小.以期为四大家鱼产卵场水流环境的保护提供理论基础和技术参考.     

三峡工程变动回水区青岩子河段泥沙问题的研究

本文分析了长江三峡工程变动回水区青岩子河段边界条件、水流条件、河道冲淤基本规律和演变机理。论述了进行这类河段物理模型设计和试验所应(?)循的基本原则和技术关键。作者采用数学模型和物理模型相结合的研究方法,预报了三峡建库后青岩子河段的冲淤规律和航道条件,提出了解决航道淤积同题的有效途径。     

亭旁溪1号铁路桥上下游河段改造方案设计

针对甬台温铁路三门段亭旁溪1号铁路桥上下游河段的工程现状,在分析了桥梁建设对上下游河段水流流态的影响以及不利水流流态对工程安全构成威胁的基础上,提出了较为合理的亭旁溪1号铁路桥上下游河段改造。7-程设计方案。该方案可较大程度地减轻水流对桥墩、河床、河岸的冲刷影响,并确保河道的行洪安全与桥梁安全。     

山区宽窄相间河段输水能力变化规律

输水能力变化直接影响该河段行洪安全,当输水能力不足时,洪水风险陡增。影响河道输水能力的因素众多,如床沙粒径引起河床粗糙度变化,植被等障碍物产生拖曳阻力等,边界变化影响河段输水能力机理和规律则研究较少。受到地形地貌影响,山区河段河宽变化较为常见,本文采用平面二维水流数值模拟试验,研究了窄段-宽段河宽比(窄宽比)和下游回水变化条件下山区宽窄相间河段水流运动变化规律。结果表明,宽窄相间河段整体表现为宽段壅水、窄段跌水,当缩窄段弗劳德数Fr>1,河段由急流转变为缓流,在窄段下游附近形成淹没式水跃;下游出口低水位时,随窄宽比减小,跌水-壅水-水跃分区效应越为显著,展宽段水头损失急剧增大,由此降低了宽窄相间河段的输水能力;随出口水位的增加,跌水-壅水效应减弱、水跃消失,展宽段水头损失变小,河宽变化影响降低,可显著提高宽窄相间河段输水效应。出口水位变化对展宽/缩窄水头损失峰值比随着河道窄宽比的降低而增大,最大损失比峰值高达6倍;在窄宽比情况下,出口水位变化对展宽/缩窄水头损失比的影响较大,均表现为先增加后减小,且出现损失比峰值的水位随着窄宽比增大而降低。本研究从机制上厘清了宽窄相间河段水位及流速沿程分布和水头损失特征,可为山区河流水沙灾害防治提供科学依据。     

长江河口段水流挟沙力初步研究

主要根据长江河口段肖山至石化下河段的水文泥沙实测资料,分析径流和潮流共同作用下的水文泥沙特性,归纳影响该区段水流挟沙力的主要因素,从而求得适用于该区段的水流挟沙力公式.经验证,计算值和实测值基本符合.比较研究河段与上下游的水流挟沙力,结果表明,肖山至徐六泾河段受径流作用为主,而白茆沙至石化下河段的潮流作用较强.     

武桥水道水动力特性与汉阳边滩演变

武桥水道枯水期碍航与汉阳边滩的发育程度直接相关,而汉阳边滩的冲淤变化又与该河段水动力特性有关.结合定床模型试验和原观资料分析,分析了武桥水道河段水流运动特性、汉阳边滩形成的必然性、年内年际的演变规律、汉阳边滩冲淤变化与水动力条件之间的关系.结果表明:武汉河段平面形态特征、汉江入汇以及武昌深槽是汉阳边滩形成的根本原因;该河段汛期水流动力轴线顺直,潜洲至大桥间水流动力轴线居中靠左;而枯水期水流动力轴线弯曲,水流动力轴线在潜洲尾部以下由左侧过渡到右侧的特点决定了汉阳边滩汛期冲刷,汛后以及枯水期淤积外展的规律;枯水期不同的水流条件决定了汉阳边滩淤积外展的程度及其碍航程度.     

较小半径溢洪弯道急流超高的研究

为了探求急流弯道的超高及其相关的影响因素,通过对较小半径弯道急流的水流现象的描述,指出较小半径弯道凹岸水流受惯性离心力和冲击力的共同作用。在此基础上,利用动量原理,推导出了较小半径弯道水流超高公式,与试验资料对比,该理论的合理性得到了证实。还讨论了弯道水流各因素同超高的关系,结果表明,弯道的超高和宽度几乎成正比,弯道的转角影响超高很大,当弯道半径越小,其超高将增加越快。     

长江河口段水流挟沙力初步研究

主要根据长江河口段肖山至石化下河段的水文泥沙实测资料，分析径流和潮流共同作用下的水文泥沙特性，归纳影响该区段水流挟沙力的主要因素，从而求得适用于该区段的水流挟沙力公式．经验证，计算值和实测值基本符合．比较研究河段与上下游的水流挟沙力，结果表明，肖山至徐六泾河段受径流作用为主，而白茆沙至石化下河段的潮流作用较强．     

桥梁建设与河道行洪纳潮的适应性分析

以某特大桥为例,采用大范围一维网河数学模型与工程局部河道平面二维潮流数学模型相结合的方法,对该特大桥的行洪、纳潮影响进行了计算和分析.从大桥工程的轴线布置、梁底标高、墩台形式、桥跨组合、阻水程度、建设项目与堤防关系等方面论述了跨河桥梁建设与河道行洪、纳潮之间的适应性问题.为减少桥梁建设对河道行洪、纳潮的影响,从桥梁墩台布置等方面提出了指导性建议,使桥梁建设尽可能与河道行洪、纳潮能力相适应,也为水行政主管部门的行政许可提供参考.     

浅议桥渡抗洪灾可靠度的分析及应用

根据可靠笥理论及计算方法,提出了桥渡可靠度的基本概念,可靠度的主要内容和计算方法。对桥渡可靠度指标和灾害风险预报进行了探讨。     

建桥对长江中下游不同特性河段的水流运动影响

基于边界拟合良好的曲线网格上建立的平面二维水流运动数学模型,以长江中下游不同河段为例,针对不同特性河段,系统地分析了桥梁建筑物对于河道洪水位、流速等要素的影响程度及其变化规律.研究结果表明,河道流量越大、洪水位越高、不同桥型桥墩阻水率越大,建桥后河道壅水值、壅水范围以及流速变化值、变化范围也越大;相同流量及相同桥墩阻水率情况下,河道水面纵比降越大,建桥后桥墩附近壅水及流速变化最大值越大,但壅水及流速变化影响范围却相对较小.研究成果可为工程初步选址以及设计提供技术参考.     

桥梁对河流阻水影响的一个综合判别指标

针对桥梁对河流的阻水影响问题,基于河流能量观点提出了考虑河流能量与桥梁阻水比双因素的综合判别指标η,应用其讨论了山区河流和平原区河流修建桥梁对河流的阻水影响。结果表明:综合判别指标η可以有效地区分相同桥墩布置形式桥梁对不同类型河流的阻水影响;综合判别指标η可以指导桥墩在河流中的合理布置,有效减小桥梁对河流的阻水影响,与桥梁阻水比、单宽流量等指标在指导桥墩合理布置方面起到相同效果。该研究成果在一定程度上弥补了一般桥梁阻水比指标的不足。     

引桥式高桩码头对弯道河流流态影响的数值模拟

为研究引桥式高桩码头对弯道河流流场的影响,建立平面二维数学模型,基于弯道水流的运动机理,首先对数学模型进行了典型试验验证,然后模拟广东西江一引桥式高桩码头对该河弯道段流场的影响,指出码头建设使弯道河道流速发生了独特变化,关于此方面的数值计算有待进一步研究.     

Fatigue damage reliability analysis for Nanjing Yangtze river bridge using structural health monitoring data

To evaluate the fatigue damage reliability of critical members of the Nanjing Yangtze river bridge, according to the stress-number curve and Miner＇s rule, the corresponding expressions for calculating the structural fatigue damage reliability were derived. Fatigue damage reliability analysis of some critical members of the Nanjing Yangtze river bridge was carried out by using the strain-time histories measured by the structural health monitoring system of the bridge. The corresponding stress spectra were obtained by the real-time rain-flow counting method. Results of fatigue damage were calculated respectively by the reliability method at different reliability and compared with Miner＇s rule. The results show that the fatigue damage of critical members of the Nanjing Yangtze river bridge is very small due to its low live-load stress level.     

长江江津几江河段整治及其综合效益分析

江津几江河段整治工程是一项以防洪为主体的综合性河岸整治工程,采用数学模型与河工模型试验相结合的研究方法,采取护岸工程、挖槽等整治措施,提高了防洪能力,改善了航运条件和沿江环境。     

临河、跨河建筑物对航道条件影响分析

从航道尺度、航道水流条件、航路航法以及导航标志等不同的角度出发,分析了临河、跨河建筑物对河道通航条件的影响,并提出了施工期的一些安全保障措施。     

CFD prediction of local scour hole around bridge piers

In order to predict the local scour hole and its evaluation around a cylindrical bridge pier, the computational fluid dynamics (CFD) and theories of sediment movement and transport were employed to carry out numerical simulations. In the numerical method, the time-averaged Reynolds Navier-Stokes equations and the standard k-ɛ model were first used to simulate the three-dimensional flow field around a bridge pier fixed on river bed. The transient shear stress on river bed was treated as a crucial hydrodynamic mechanism when handling sediment incipience and transport. Then, river-bed volumetric sediment transport was calculated, followed by the modification of the river bed altitude and configuration. Boundary adaptive mesh technique was employed to modify the grid system with changed river-bed boundary. The evolution of local scour around a cylindrical bridge pier was presented. The numerical results represent the flow pattern and mechanism during the pier scouring, with a good prediction of the maximum scour hole depth compared with test results.     

黄河“02.9”洪水期下游引水对河道冲淤的影响

在系统分析黄河小浪底水库2002年9月异重流小流量排沙期水沙演进、河床冲淤与沿程引水引沙情况的基础上,采用非恒定流准二维水沙数学模型,计算分析了下游沿程引水对河道演变的影响.计算结果表明,虽然异重流排出的悬沙组成很细,但由于流量不大,水流仍处于超饱和输沙状态;洪水期两岸的引水量占水库下泄水量的比例很大,大量泥沙被引到堤外,与不引水相比较,河道淤积减少.