海湾型潮汐通道中大型深水港开发的水沙问题研究

正在建设中的我国钢铁基地曹妃甸的前沿深槽属于典型的海湾型潮汐通道,潮流在深槽内基本为东西向的往复流,是维持深槽水深的主要动力;其泥沙的运动受波浪与潮流共同作用,风浪掀沙作用对含沙量场影响明显。针对这类海湾型潮汐通道的波浪、潮流、泥沙及海床演变的特点,建立了波流共同作用下的二维泥沙数学模型,并进行了2006年冬、夏季大小潮潮流、泥沙的验证。验证结果表明,本海域潮位及15条同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,矿石码头港池前沿计算的冲淤厚度及其分布趋势与实测值接近。在此基础上,研究了曹妃甸深水港开发引起甸头以南深槽、老龙沟深槽、各港池的流速变化及港池航道内的回淤和台风暴潮引起的骤淤等问题,为论证沿海潮汐通道的保护利用以及港口工业的发展等提供依据。

天然泥沙对富营养化水体中磷的吸附特性研究

通过实验室模拟试验,研究了长江水体中泥沙对磷的吸附特性.结果表明：在泥沙粒径分别为（44～55）、（88～97）、（105～125）、（125～150）μm,初始磷浓度分别为0.250、0.375、0.750、1.500、3.000、4.000 mg/L及pH值为1.0、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0的条件下,泥沙对磷的吸附效果不同,粒径越小则其比表面积越大,对磷的吸附效果越好;初始磷浓度越高,则泥沙对磷的吸附量越大.在强酸性条件下（pH=1）,泥沙对磷的吸附效果好,而在强碱性条件下（pH=11）则表现出了极强的释放效应.泥沙对磷的吸附率在2 h内便达到了53.14%,6 h下的吸附率达到了79.34%,随后吸附率出现波动,根据拟合曲线,随时间的延长则吸附将趋于平衡.

斜坡上封闭水平板波浪上托力试验研究

波浪对平板的上托力是海上透空结构物设计的重要依据,不同布置形式的平板波浪上托力有不同的变化规律。本文通过系列模型试验,对斜坡上尾部封闭的水平板波浪上托力产生的机理进行了详细的分析和论述,认为影响其大小的直接因素与尾部透空情况相同,仍为几何因素、动力因素和空气垫层因素,但各因素对波浪上托力的影响程度发生了很大变化。试验结果表明,板下最大冲击压强与最大总上托力并不总是同步发生,其压强分布形式也不尽相同,应分别考虑。

潮流数值模拟中紊动粘性系数的研究

从流体运动基本方程出发 ,对Boussinesq假设的合理性进行了初步探讨 ,阐述了紊动粘性系数的物理含义及其在数值计算中所起的作用 .就一内设正交丁坝的半封闭海域中的平面紊动粘性系数对二维潮流数值计算结果的影响进行了讨论 .结果表明 ,平面紊动粘性系数对潮位和平均流速的影响较小 ;随着紊动粘性系数的增加 ,丁坝背流侧回流的强度和影响范围均明显增大 .就风生流和环岛水流两个理论算例中的垂向紊动粘性系数对三维潮流数值计算结果的影响进行了讨论 .结果表明 ,垂向紊动粘性系数越大 ,流速分层越不明显 ,流速的绝对值也越小 ;垂向紊动粘性系数的梯度变化则对水平流速的垂向分布起着决定性的作用 .综合理论分析和数值试验的成果 ,垂向紊动粘性系数宜采用抛物线分布的结构型式 .

挟沙水流卡门常数的理论研究

挟沙水流的流速分布,特别是其中的卡门常数,一直是冲积河流水力学研究的热点问题之一。实测资料表明挟沙水流流速分布仍遵循对数流速分布规律,但在主流区的卡门常数要小于清水时的卡门常数,而在近底区的卡门常数与清水基本一致。在引入颗粒切应力的基础上,从理论上推导了同时适用于主流区和近底区的统一流速分布模型。利用该流速分布模型,得到挟沙水流的卡门常数沿垂线是变化的结论,即从近底区的约0.4渐变到主流区的小于0.4。并给出了主流区卡门常数的理论表达式,认为主流区卡门常数与近底区的泥沙浓度和泥沙粒径有关。该卡门常数的理论公式与实测资料较为吻合。

永兴海堤风浪模型试验研究

本试验采用不规则波和风共同作用，并模拟浆砌块石和混凝土护面强度的试验方法，对海堤断面原设计方案进行了风浪越浪量、断面结构的稳定性试验。采用多种型式的挡浪墙，设置在堤顶的不同位置，测定各种情况下的越浪量，供挡浪墙型式的选用和设计参考。

动床床面阻力公式的比较研究

选择了 2 1个有代表性的冲积河流动床床面阻力公式 ,利用近 10 0 0 0组水槽和天然河道实测资料 ,全面客观地比较了这些公式在已知单宽流量、能坡和泥沙粒径时 ,计算水深的精度。对水槽资料和天然河道资料分别给出了各公式的计算精度 ,可供有关泥沙研究人员参考。其中Peterson和Peterson公式是其中精度最高的公式。

长江口全沙数学模型研究

在正交坐标系下，建立了能较好拟合长江口边界的平面二维潮流和全沙数学模型。应用１９９６年洪、枯两季大、中、小潮水文泥沙资料和１９９５年、１９９６年地形及８３１０和８６１５台风暴潮引起的南北槽淤积资料，对长江口的潮位、流速、流向、含沙量特别是南北槽的地形变化和航道回淤进行了验证，结果表明该全沙数学模型较好地复演了长江口流场、含沙量场和地形变化。

瓯江杨府山边滩围垦工程试验研究

瓯江杨府山河段边滩发育丰富 ,底沙运动频繁 ,悬沙含量高 ,对边滩围垦促淤极为有利。本文依据大量的水文、泥沙、地形等实测资料 ,在模型验证试验相似的基础上进行围垦工程试验 ,分别论证其工程的可行性、工程布置形式的促淤效果。对类似的边滩围涂工程具有借鉴作用。

不规则波作用下墩柱周围局部冲刷研究

对相对柱径较大(0.15<D/L<0.5)的圆柱式结构物在不规则波作用下周围的局部冲刷情况,进行了多组试验研究,系统地研究了不规则波作用下圆柱周围地形的变化规律,试验中分别考虑了波浪的波高、周期、水深、泥沙粒径及圆柱直径等因素对圆柱周围局部冲刷地形的影响,分析了圆柱周围冲淤地形形成的机理,特别是对床面泥沙粒径因素进行了详细分析,认为波浪作用下圆柱周围冲刷深度与床面粒径并不成反比关系,而是在d50=0.18 mm附近最小,在此基础上提出了不规则波作用下圆柱周围最大冲刷深度及其发生位置的计算公式。

三峡工程变动回水区泥沙淤积的试验研究

为研究三峡工程变动回水区的泥沙淤积，建造了长达８００ｍ的全沙试验模型。模型范围包括长江和嘉陵江约２００ｋｍ的天然河段。进行了清水、浑水验证以及蓄水位高程为１７５、１８０和１５６ｍ的长系列模型试验。明确了各蓄水位方案下变动回水区河段的冲淤规律、泥沙淤积对该区航道和沿江港口的影响。为三峡工程的技术验证提供了科学依据。

徐六泾-白茆沙河段治理工程研究

长江口徐六泾节点河段宽度大于长度，对主流流向和下游河势的控制作用相当有限，上游南通河段主流摆动和河势变化直接造成白茆沙河段的主流摆动和南支河段滩槽演变；白茆沙河段江面迅速展宽，水流动力减弱，但潮流作用较强，白茆沙和扁担沙漫滩切滩分流以及北支分流是造成北水道上下口淤塞和南水道上口常年浅滩碍航的根本原因，而大洪水年代庞大的白茆沙沙体加速下泄往往会引起南支河段的河势变动。白茆沙河段目前出现的优良河势和南北水道优良的水深条件是百年来难得的机遇，应尽早采取治理措施，稳定河势，否则将贻误时机。定床物理模型试验结果表明：整治工程后，徐六泾节点将形成窄长控流通道，白茆沙滩面流速显著减小，南、北水道分流比稳定，上、下口浅滩流速坛大５％～１０％，能有效地稳定白茆沙河段目前的优良河势和水深条件，确保长江口打通深水航道后５～１０万吨级海轮通航。

分汊型急流滩水力特性试验研究

通过模型试验与工程实践经验总结相结合的方法，研究了分仅型急流滩的水力特性；提出了该滩型航道的整治原则；对比了开挖形式对整治效果的影响。以广西黔江师姑滩的整治实践为例，证明了文中所述的论点。

斜坡上封闭水平板波浪总上托力试验研究

波浪对平板的总上托力是海岸码头结构设计的重要依据.为此,通过系列模型试验对斜坡上封闭水平板下波浪总上托力进行了研究.结果表明,平板下最大总上托力并不总是与最大冲击压强同步发生.因此,依据这一试验结果对波浪总上托力产生机理和影响因素进行了详细分析,提出了斜坡封闭水平板波浪最大总上托力的计算公式.大量试验资料表明,该公式与试验值有着较好的一致性.

长江口深水航道研究

根据对水文泥沙条件及河床演变的分析，选择南港北槽开辟深水航道是合理的。定床和动床模型试验结果表明，用以整治为主、疏浚为辅的方法，取得－１２．５ｍ深水航道是可能的。长江口深水航道工程是对长江口进行综合治理、规划的重要组成部分，在总体上有益无害。

有边坡丁坝回流试验研究

在水槽中进行了有边坡丁坝的回流特性试验研究,并从理论上导出了回流长度与最大回流宽度的计算式,计算结果与实测资料符合较好。本文还对丁坝间距的确定和丁坝边坡的设计等问题进行了讨论。

瓯江二桥主桥墩局部冲刷试验研究

本文采用系列模型试验方法，对瓯江二桥主桥墩局部冲刷问题进行了研究。试验结果表明主桥墩最大冲刷深度与上游径流量及主桥墩轴线走向有关：对径流为百年一遇洪水流量，主桥墩轴线走向与水流流向一致时，其最大冲刷深度为11．69m；主桥墩纵轴线与流向夹角为20°时，最大冲刷深度为14．81m。试验得到施工围堰局部冲刷与流量的关系，得出最大冲刷深度，并提出围堰局部冲刷的防护措施。

海岸工程泥沙的研究和应用

对淤泥质海岸航道、港池回淤计算及其拓宽应用进行了探讨。对淤泥质海岸促淤工程、促淤效果的计算和应用，以及沙质海岸突堤工程中的泥沙问题进行了总结和探讨。均取得满意的结果。

长江南通河段整治工程模型试验研究

为了有效治理长江南通河段，制定经济、合理的整治工程方案，在南通河段潮汐河工模型上，进行了各整治工程方案的定床和局部动床试验。通过综合分析，提出了稳定南通河段现有河势工程措施和改善现有河势的整治方案。