基于第三代浅水波浪模型的海区泥沙骤淤数值预报及工程应用

在简要介绍现有近岸波浪数值模型的基础上,对应用了最新波浪研究成果、适用于海岸、湖泊和河口地区的第三代浅水波浪数值预报模型的研究和应用进行了详细论述。通过该模型数值计算得到黄程山局部区域不同风向的有效波高分布,将模型与海区泥沙骤淤机理相结合,进而得到整个区域平均含沙量的分布,并数值预报近岸区域骤淤量随时间的变化,研究成果可为海区大风浪情况下骤淤预报提供理论指导,本文最后讨论了泥沙骤淤计算模型未来发展的趋势。

振荡流底层拟序结构及其与泥沙相互作用研究

湍流拟序结构与泥沙及床面相互作用的机理,是目前国内外泥沙学术界研究的热点领域。本文针对单向流和振荡流底边界层的湍流拟序结构与泥沙相互作用研究状况进行了综述,重点论述了振荡流底边界层湍流研究的概况与今后需要开展的重点研究内容。

冲积床面上明渠水流湍流特性及其与底层泥沙起动关系的试验研究

利用声学Doppler测速仪测量了明渠水流在不同水深、流速、泥沙粒径情况下的瞬时流 速分布和泥沙起动流速,研究了可动粗糙床面明渠水流的湍流特性.利用实测断面流速分布,采 用非线性回归拟合出对数律流速分布的各参数,进而参照 的实验曲线研究了冲积床面上明 渠的阻力分布规律,计算出各断面的相对脉动强度、Reynolds应力、湍流动能,并对各种不同情 况下的明渠湍流分布规律进行了比较,描述了各粒径泥沙在不同水深情况下的起动流速以及泥沙 起动时明渠底层各湍流特征的变化情况,研究探讨了冲积床面上明渠湍流各特征量的变化分布规 律以及泥沙起动与水流湍流特性的内在关系.

蜿蜒河流平面形态的几何分形及统计分析

自然界中大型蜿蜒河流的平面形态是一种多尺度分形结构.笔者对蜿蜒河流平面形态进行了几何分形分析,计算了蜿蜒河流河道中心线的分形盒维数,并利用分形维数对大型河流的弯曲度和不规则程度进行了描述.另外,建立了对蜿蜒河流河弯形态进行识别、概化以及特征量统计分析的方法,并将其应用到黄河、长江等河流的几何形态统计分析中.河弯形态的统计结果能够为有关工程的建设、河流生态修复及理论分析等提供信息支持.

蜿蜒河流横向摆动及河谷地形沉积过程数值模拟

基于河弯水流运动的线性理论以及河谷地形沉积的概念模型建立了蜿蜒河流横向摆动及地形沉积过程耦合数学模型,模型中对传统的河岸侵蚀模式的线性理论进行改进,建立了非线性的河岸侵蚀模型。实际应用表明,模型能够较好地模拟河流大尺度的演变过程以及地形沉积发展的过程。

明渠沙纹床面湍流结构实验研究

沙纹的形成会显著地影响床面附近的湍流结构。论文通过水槽实验,模拟了天然河流中沙纹的形成,并针对最终形成的稳定沙纹形态,利用声学Doppler测速仪采集了沙纹床面不同位置处的高频流速过程数据,继而对脉动强度、雷诺应力、湍流动能及自相关函数等湍流特征量进行了计算,并分析了沙纹床面湍流结构和特点,为进一步的理论和数值研究提供了有价值的参考数据和依据。

广西钦州湾海域海床稳定性特征的研究

综合钦州湾龙门站与近海区钓鱼台站长年历史观测资料和2003年7月的6个站点全潮观测资料,阐述了钦州湾的表层沉积物分布和钦州外湾典型位置沉积物组成状况,并结合钦州电厂建设规划,通过海床稳定性的概念和稳定性指标的计算方法,研究钦州电厂取排水工程附近海域及钦州外湾在潮流和波浪作用下的海床稳定情况,计算结果表明所提出的稳定性理论能够反映实际,是可靠的,可以进一步作为钦州电厂相关模拟研究的基础。

钦洲湾二维水流泥沙数学模型及应用

钦州电厂所处钦州湾海域位于北部湾顶部,广西海岸中段。电厂采用直流供水系统,以钦州湾海水作为冷却水源。对电厂附近海域的地形地貌、风况、波浪、泥沙含量分布情况作了详细分析,针对钦州湾大范围海域及电厂附近局部海域进行二维水流泥沙数学模型计算。模拟研究在潮流、波浪、金鼓江来流的作用下,电厂取排水口附近海域含沙量的变化以及海床的稳定与冲淤变化等情况,以及工程海域规划岸线的变化对电厂取排水口附近海域海床地形、取水进沙等的影响。为钦州电厂取排水口位置选择及安全运行提供必要依据。

不同入射角对河流弯曲演变的影响

水流经一定的入射角进入河道后,引起横、纵向的泥沙运动,导致床面形态发生剧烈变化,这对河道初始阶段的弯曲演变具有显著影响。通过自然模型实验的方法,借助模型小河来探讨这一过程。实验表明,入射角对河道初始阶段的弯曲演变具有显著作用,入射角改变了起始阶段的弯曲度和输沙规律,加速了河弯的出现,且随着入射角的增大,河道的弯曲度呈增大趋势;此外,坡降对河弯的演变也具有一定作用,坡降的持续增大,抑制了曲流的形成,减缓了河流的弯曲演变。

正弦派生曲线弯道中水沙运动特性动床试验

为了研究流量和弯曲度对弯道内水流泥沙运动特性的影响,在无黏沙质床面上进行固定边壁动床弯道模型试验,测量不同弯曲度和不同流量组合条件下弯道内的水流运动特性、地形演变和输沙强度.试验表明,水流动力轴线在相邻2个弯顶之间形成过渡段,弯顶下游凸岸一侧存在局部低流速区,该区域最早出现边滩形态;流量与床面形态之间的关系是非线性的,小幅度的流量变化引起较大的床面变化;微弯河道中浅滩、深槽分布规则,当河道弯曲超过一定程度时,显著影响床面的稳定性,床面形态变得复杂;随着弯曲度的增大,河道的输沙能力有减小趋势.

南海北部海域海底沙波演化特征

在对沙波的成因、形态以及运移机制充分探讨的基础上,给出了预测计算海底沙波形成与运移规律的理论模式。以此为基础建立了南海北部海域海底沙波波长及沙波移动的数学模型,对较大范围内的沙波形态及其运移规律进行了计算,成果表明计算区域海底沙波在正常水流条件下迁移速率相对较小,可视为比较稳定的地貌类型,为该海域海底工程实施提供参考。

小幅度非均匀倾斜水底上的波浪非线性演化

天然沙质海岸上存在着不同形状的床面,波浪在其上面的传播过程是一典型的非线性演化过程· 以此为工程背景,利用摄动方法对小幅度非均匀倾斜床面上波浪的非线性传播过程进行了探讨,给出了解析的表达式,并与相关的实验资料进行了比较分析,结果表明。