空气射流动力学特征与冲沙作用试验研究

针对空气射流冲沙方法目前相关理论研究还不够深入的现状,利用水下排气冲击细颗粒床沙,对空气射流的动力学特征与冲沙作用进行水槽试验。在空气射流清水试验中,总结归纳了羽流发展的4个阶段,通过正交试验信噪比分析发现气压是羽流下切长度的主要影响因素,局部紊动强度随空气射流压强的增大而增大,且沿横向迅速衰减。在气动冲沙浑水试验中,总结归纳了冲沙坑的3个发展阶段,通过正交试验信噪比分析确定了影响冲沙效果的显著因素,并利用方差分析建立冲沙效果回归方程,预测值与实测值对比结果表明该方程预测效果较好。     

椒江河口径、潮流变化对含沙量时空分布的影响

通过对3次水文泥沙测验资料的整理,分析了椒江河口含沙量在纵向、垂向的空间分布和随季节变化、潮汛变化、涨落潮变化等时间分布特征;依据径、潮流相对强弱的不同,将椒江河口分为3个区段来讨论。研究表明:①径、潮流通过对河床的冲刷和对泥沙的输运来实现对含沙量时空分布的影响。②径流控制的河段含沙量垂向变化梯度大于潮流控制的河段。不同区段含沙量峰值出现时刻具有显著差异,含沙量变化周期大致有两种,分别约为6和12 h。造成各区段差异的原因主要与水流输沙方向,水力活跃度和沙源供给有关。③径流量增大能显著提高灵江河床冲刷速率,且对含沙量起到“稀释”作用。④洪水将严重破坏含沙量分布的规律性,各区段含沙量明显降低且持续时间较长。     

钦州湾新港区布置对航道水流影响物理模型试验研究

钦州港新建港区位于10万t级东航道和30万t级油码头航道水域,该规划方案对其航道水流及横流均有影响。借助潮流物理模型试验,模拟整个钦州湾海域潮流情况,对规划方案航道水流及横流进行了分析研究。模型试验研究表明:3个方案中30万t级油码头航道流速变化幅度在0.10 m/s以内,西岸线东航道处流速增加幅度均在0.20 m/s以内,方案1增加范围幅度最大。 新港区水流主流在10万t级东航道,方案布置对西侧10万t级东航道水流及横流影响大于方案口门之间30万t级油码头航道,岸线圆滑处理后的方案3东航道横流减少明显。方案布置应尽量利用东航道横流较小的环抱式方案。     

上海洋山深水港区四期工程海域海床演变分析

本文根据洋山深水港区2009年~2013年水深、水文泥沙等现场观测资料,独创地从整体到局部分析了洋山港海域和四期工程水域的冲淤变化情况,为全球规模最大自动化程度最高的码头——上海港洋山深水港区四期码头的顺利开港提供了技术保障。主要结论如下:在围堰工程投产四年后,在新的工程边界条件控制下,洋山深水港区海域主通道继续表现为主通道西北部冲刷、小洋山前沿护岸水流的贯通、主通道中部及南部淤积的分布特征;颗珠山汊道的泄水出沙与四期工程前沿水域的持续冲刷,极大地减轻了主通道的泄水出沙压力,为四期工程水域疏浚增深的维持提供了天然潮动力。     

大连长兴岛海域表层沉积物特征及运移趋势

根据2008-2011年大连长兴岛海域近岸表层沉积物取样结果,分析表层沉积物的粒度分布特征,并利用GSTA模型分析了该海域的表层泥沙运移趋势。研究结果表明:研究海域的沉积物类型集中于砂、黏土质粉砂和砂质粉砂三种,砂主要分布在长兴岛的北侧和西侧以及葫芦山湾外湾-10m以浅水域,黏土质粉砂主要分布于高脑子角东侧近岸、葫芦山湾外湾-10m以深水域、葫芦山湾内湾以及西中岛西南侧近岸,砂质粉砂主要分布在董家口湾水域。研究海域的沉积物类型和粒度参数特征在横向上和纵向上均呈现不连续的分布特征,深水区以及较为隐蔽水域的分选程度都属中常或较差,而近岸开敞水域的分选程度则很好。GSTA模型计算结果显示,研究海域沿岸泥沙向岸横向输移趋势较明显,顺岸纵向输移趋势不明显,冬季波浪作用加潮流作用是研究海域泥沙输运的主要动力条件。     

依兰航电枢纽竖缝式鱼道优化研究

采用正态1 ∶ 20整体物理模型水流试验为研究手段,对竖缝式鱼道进行水力学试验研究.重点研究了不同流量下,鱼道内沿程水位、比降及流速等水力要素变化,并通过逐步优化,得出了满足鱼类上溯要求的最终优化方案.     

射阳港进港航道工程导堤堤头冲刷试验研究

采用潮流定床模型和局部动床模型,研究了射阳港进港航道工程潮流特征和导堤堤头冲刷问题。试验结果表明：工程区域内潮流特性发生显著变化,堤头扰流流速较大,悬沙分布和海床也相应变化,堤头海床会形成范围深度和较大的冲刷坑,设计防护设施坍塌,需对防护方案进行进一步优化,以确保建筑物结构的安全。     

水沙数学模型与可视化系统的集成研究

基于VC＋＋平台开发了二维水沙数学模型与可视化的集成系统（NHRS-2D）,给出了系统中关键环节的处理方法,包括计算模块以Fortran生成动态链接库（DLL）的形式集成到系统中;以读写DXF文件的方式与AutoCAD实现了互接;多线程编程等．该系统包括前处理模块、计算模块及后处理模块3个部分．前处理模块具有正交曲线网格的生成、绘制、地形数据的摘取等功能;计算模块可进行河道水沙数值计算、河口海岸潮流泥沙计算及波一流共同作用下的泥沙计算等,并实现了计算过程的实时显示;后处理模块实现了流场、流线、含沙量场、河床（海床）变形等动态可视化的制作和显示,并能以AutoCAD的形式实现流场、等值线图的绘制等．系统采用Windows风格的菜单、工具栏及窗口操作,界面友好,可视化程度高．     

椒江河口挟沙能力经验公式在其河床冲淤预测中的应用

为计算椒江河口的挟沙能力,依据近年来的水文泥沙实测资料,从"背景含沙量"概念入手,结合水流紊动作用与泥沙重力作用的对比关系,得出了适用于椒江河口的挟沙能力经验式。运用该式预测了短期内河床的冲淤趋势,并将预测结果与实测及数模计算数据进行了比较。结果表明,椒江河口背景含沙量的形成是由最大浑浊带的存在、潮波作用以及悬、底沙在径、潮流作用下频繁交换等几个因素引起;引入"背景含沙量"的挟沙能力经验式可较好地计算椒江河口的挟沙能力,可用于预测河床冲淤趋势,计算结果与实测情况基本一致。研究成果可用于椒江河口的河床冲淤估算,并为类似河口的闸下淤积预估提供了参考。     

山区河道粗颗粒床面垂线流速分布规律试验研究

粗颗粒床面普遍存在于山区河道中,在浅水条件下,水深与床面颗粒粒径的比值h/d较小,此时河道中水流垂线流速分布难以用传统的对数公式或对数补偿公式进行准确描述。在室内概化水槽中,利用玻璃珠及乒乓球模拟粗颗粒床沙,对不同h/d下的垂线流速分布规律进行了系统的试验研究。前人研究发现,不同淹没度（h/d）下的理论床面取值并不统一。考虑到工程应用方便,作者采用普通粗糙床面河道下的理论床面值,即y₀为0.2d。将试验测得数据进行无量纲化处理后与对数补偿公式计算得到的理论值对比,并率定公式中的系数B与尾流系数Π到最佳。结果表明：当h/d较小时,系数B随着h/d的增大减小,尾流系数Π随着h/d的增大而增大;而当h/d较大时,B与Π都趋于一个常数。最后,建立了适用于山区粗颗粒卵砾石泥沙河道的垂线流速分布公式,并将其与众多前人试验数据进行拟合检验。检验结果表明,作者提出的垂线流速分布公式具有较高的计算精度,同时对于普通粗糙床面河道,该公式也具有很好的适应性。