钱塘江河口沙坎演变的数值模拟研究

运用Delft3D软件模拟钱塘江河口沙坎的形成演变过程,探讨钱塘江河口沙坎的演变机理.将钱塘江河口概化为喇叭形,假定底质泥沙粒径单一,不考虑波浪作用,在径流和潮汐的作用下,建立钱塘江河口沙坎演变的数值模拟,重现沙坎演变的过程.钱塘江河口沙坎的形成演变主要受水动力、泥沙输运、河床演变三者非线性相互作用的控制.流域来水与外海潮汐的相互作用为沙坎提供了水动力条件,外海巨量泥沙输入为沙坎形成提供了丰富的泥沙来源.     

珠江口盐水入侵预测模式研究

随着珠江口地区经济的迅速发展，盐水入侵日益严重，不仅影响到周边城市的淡水供应，也为工农业生产带来了不必要的损失。基于前人研究成果，推导了一种简单有效的盐水入侵预测模式。该预测模式首先通过对现有的水文资料做线性回归分析，反演出河道的扩散系数Dx，再将Dx代入预测模式即可计算出河道沿程的盐度值和盐水入侵距离。为了检验该预测模式的正确性，利用磨刀门2005年1月19日至2月4日的水文实测资料，就磨刀门的盐水入侵情况进行模拟，并采用卡方拟合优度检验法分析预测误差，结果表明该盐水入侵预测模型在磨刀门具有适用性。最后，通过分析磨刀门地区盐水入侵距离与潮差的响应关系，得出小潮前2~3天为增大压咸流量的最佳时机这一结论，为“咸害”的防治提供理论依据。     

含泥量及成型工艺对疏浚砂水泥基材料力学性能和耐久性的影响

为探索极细疏浚砂资源化利用的有效途径,分别采用振动成型及半干法压制成型方法,以不同含泥量(6.5%～25.8%)的长江下游极细疏浚砂(细度模数0.1～0.3)为主要原料制备水泥基材料替代普通混凝土。研究表明：在振动成型方法下,含泥量的增加对该材料耐久性、力学性能均有不利影响,低含泥量(6.5%)水泥基材料28 d抗压强度和劈裂抗拉强度分别可达35.1 MPa和3.98 MPa,抗冲磨强度和质量损失率分别可达12.5 h/(kg/m²)和8.4%;半干法成型方法下,含泥量的增加对水泥基材料强度增长有利,高含泥量(25.8%)水泥基材料28 d抗压、劈裂抗拉强度分别可达37.0 MPa和4.4 MPa,较振动成型方法下分别提高36.5%和25.7%。此外,以振动成型或半干法成型工艺制备的疏浚砂水泥基材料强度可靠,与普通C30混凝土相比,成本可降低33.0%～40.5%,环境友好,具有显著的生态效益。研究成果对于高效、科学、资源化利用长江下游极细疏浚砂有参考价值。     

波流耦合作用下紊流边界层水沙数学模型

在河口地区,波流相互作用下紊流边界层的泥沙起动输移规律非常复杂,深入探讨其泥沙运动规律很有必要。该文基于波浪边界层的控制方程,引入了时均水流压力,通过波流相互作用下的摩阻流速反映波浪与水流的夹角,用标准k-ε模型封闭方程,建立了波流叠加的紊流边界层内的弱耦合水流模型,分别讨论了波浪速度振幅、时均流速等的分布情况,与实测数据对比得到了较好的模拟结果。其次,基于水流模型建立了泥沙模型,采用对称振荡流和波流相互作用两种情况下的泥沙实测数据验证了泥沙模型的正确性,讨论了不同分布规律的涡黏系数对于模型的影响,为实际工程提供理论参考,结果具有一定的指导意义。     

大江河口三维非线性斜压水流盐度数学模型

本文建立了河口三维非线性斜压水流盐度数学模型。该模型通过。坐标变换，使整个水域垂直方向可采用相同的分层。基于过程分裂法，将三维流动分成表面重力波（外模式）和内重力波（肉模式）。外模式采用改进型双步全隐有限差分DSI法进行计算，内模式利用欧拉-拉格朗日公式，改进三维垂直方向隐式格式，减小了数值耗数，提高了计算精度及稳定性。该模型应用于长江口三维盐水入侵计算，结果表明水流盐度分布与实测一致。     

一维河网非恒定流及悬沙数学模型的节点控制方法

本文的一维河网非恒定流及悬沙数学模型，是根据以一维圣维南方程组，悬沙非平衡输运方程及水位、含沙量节点控制法而建立。首先，利用单一河流有限差分方程组转换形式和节点处质量、能量守恒性，写出所有节点的水位控制方程组。求解此不规则稀疏矩阵方程组得到得有节点的水位，再由单一河流非恒定流的求解方法可获得所有单一河流的断面水位和流量。基于水注的节点水位控制法，本文提出了节点悬沙控制法。假设节点处冲刷或淤积较小，所有节点的含沙量控制方程组可通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出。求解此不规则稀疏矩阵方程组，得到所有节点处的含沙量。所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得。本文介绍的模型适用于各种河网类型。作为检验，该模型成功地应用于珠江三角洲流域河网水流及悬沙的数值计算。     

黄浦江越江隧道深槽管段抬高对邻近水域的影响

应用所建立的黄浦江二、三维水流数学模型计算了黄浦江越江隧道深槽管段的抬高对邻近水域的影响 ,分析了工程实施后和施工过程中工程区附近水位、流场变化情况 .计算结果表明 ,工程实施后和施工过程中对防洪、船舶航行安全并无明显影响 .     

单向格栅软体排的拼接及沉排工艺设计

介绍了单向格栅软体排结构,设计了单元排体结构连接方法,以及排体结构宽度方向和长度方向的拼接工艺。针对单向格栅软体排结构特征,设计了沉排的施工流程,即宽度方向初步拼接与现场拼接相结合以提高施工效率。结合长江中下游护岸工程的水文资料,对比了单向格栅软体排与连锁排的综合成本,结果表明单向格栅软体排结构具有明显的经济性优势,但其沉排效率不及连锁排结构。     

长江口九段沙分流计算模式及工程应用

本文根据流体运动的最小阻力原理，研究了长江口九段沙的分流，导出了它发育长度的理论公式，这一公式的建立加深了对该河段河床演变规律的认识。文中计算了1998年南、北槽的分流比，预测了长江口深水航道整治工程一、二、三期及远景规划实施后，北槽在正常条件下的分流比，以及当丁坝间淤满时的最小分流比，这些计算值和预测值均有一定的精度。对深水航道治理的研究来说，本文又提供了一个新的方法。     

大江河口三维非线性斜压水流盐度数学模型

本文建立了河口三维非线性斜压水汉盐度数学模型，该模型通过σ坐标变换，使整个水域垂直方向可采用相同的分层，基于过程分裂法，将三维流动分成表面重力波（外模式）和内重力波（内模式）外模式采用改进型双步全隐有限有差分为ＤＳＩ法进行计算，内模式利用欧拉－拉格朗日公式，改进三维垂直方向隐式格式，减小了数值耗散，提高了计算精度及稳定性，该模型应用于长江口三维盐水入侵计算，结果表明水流盐度分布与实测一致。