台阶型沉井水动力特性及局部冲刷影响研究

为了解台阶型沉井附近水动力特性及沉井台阶位置对局部冲刷的影响,以优化沉井结构,以某桥大型台阶型沉井为背景,通过流体计算软件CFD建立三维定床水动力模型,分析该沉井台阶设置对水流流速和流速矢量、湍流动能、床面切应力等沉井附近水动力特性的影响规律;通过物理模型动床试验,分析台阶位置对最大局部冲刷深度的影响。结果表明:通过数值模拟分析,沉井台阶位置位于床面或以下对其附近的水动力特性影响较小;通过物理模型动床试验,沉井的台阶位置位于床面、床面以下0.6h、0.81h(h为水深)处时,其最大局部冲刷深度相较于无台阶沉井基础的最大局部冲刷深度的减冲率分别为5.6%、18.8%与19.9%。

潮流对桥墩局部冲刷影响研究综述

潮流环境桥墩冲刷问题已成为目前研究的热点。为深入分析潮流对桥墩局部冲刷影响,文章通过系统梳理河口或近海潮流环境下桥墩局部冲刷文献成果,总结了潮流引起的桥墩局部冲刷特性,明晰潮流引起的桥墩局部冲刷机理与过程,并阐述了潮流桥墩局部冲刷深度、冲刷过程变化及主要影响因素。研究分析认为:潮型及流速的概化差异是造成目前潮流桥墩局部冲刷成果不连续的重要原因,且试验中采用未平衡冲刷试验成果将进一步增加潮流冲刷认识的分歧。同时,文章分析潮流冲刷影响因素发现其与恒定流冲刷特性存在较大差异,且在应用恒定流冲刷成果于潮流冲刷时应谨慎。最后,文章指出潮流桥墩局部冲刷进一步研究方向,为后续相关研究提供了方向与指导。

变化环境下天生港水道规划治理调整方案效果研究

天生港水道位于澄通河段,是一条分流比仅占1%~2%、涨潮流占优的支汊。为稳定河势、促进地方经济发展,水利部门对天生港水道整治进行了规划。此后随着上游来水来沙条件变化,周边深水航道、桥梁及沿岸港口码头等诸工程的建设,河床地形发生调整,特别是华泰重工等企业位于规划切滩范围内,为适应新的水沙和工程环境,降低规划工程实施的难度,文章通过数模计算和物模试验,对原规划方案进行了深化研究。调整方案减小了天生港水道进口的切滩宽度,增加疏浚范围及深度。研究表明,调整方案实施后的效果与原方案基本一致,对促进地方经济发展有着重要的意义。

长江扬中河段典型岸段江岸稳定性研究

随着上游三峡水库和梯级水库群的运行,长江中下游河段崩岸风险加剧。以下游扬中河段为研究对象,建立了江岸稳定性计算的模糊评价模型。对于各江岸稳定性重点相关指标对应的稳定性等级划分,研究以实测资料统计分析和文献综述为主要手段,结合理论分析,建立了岸坡稳定、较稳定、较不稳定和不稳定的四级稳定程度具体划分标准。选取小泡沙右汊右岸进行典型岸段的稳定性计算,结果表明该岸段近期崩岸风险较大,较不稳定和不稳定概率合计83%,实际上,2021年正在进行的长江扬中河段二期整治工程中,该河段即为重点崩岸治理区域,这说明了研究建立的计算模型可为长江下游崩岸治理提供理论和技术支撑。

长江北支进口段演变特征及治理

在历史演变分析的基础上,重点研究近年来长江北支进口段滩槽时空变化、成因和影响机制。利用数学模型,对进口段规划整治方案效果进行模拟研究。结果表明:受上游来水来沙条件变化、周边整治工程实施等综合影响,长江北支进口段拦门沙经历了舌状沙体→崇头暗沙→崇头沙的发展变化,北支进口入流条件恶化;沙体两侧深槽则呈现“十年河东、十年河西”交替变化的态势,目前主槽位于崇明侧,其走向与南支主流交角已达105°,主流流路极度弯曲。在北支中下段规划整治工程已实施的情况下,进口段的治理已成为北支兴衰的关键;北支进口段规划疏浚工程实施后,进口段流路有所归顺,北支分流比增加0.1%,工程实施有利于河势稳定,可达到治理目的。

Experimental Research on Boundary Shear Stress in Typical Meandering Channel

A novel instrument named Micro-Electro-Mechanical System(MEMS) flexible hot-film shear stress sensor was used to study the boundary shear stress distribution in the generalized natural meandering open channel, and the mean sidewall shear stress distribution along the meandering channel, and the lateral boundary shear stress distribution in the typical cross-section of the meandering channel was analysed. Based on the measurement of the boundary shear stress, a semi-empirical semi-theoretical computing approach of the boundary shear stress was derived including the effects of the secondary flow, sidewall roughness factor, eddy viscosity and the additional Reynolds stress, and more importantly, for the first time, it combined the effects of the cross-section central angle and the Reynolds number into the expressions. Afterwards, a comparison between the previous research and this study was developed. Following the result, we found that the semi-empirical semi-theoretical boundary shear stress distribution algorithm can predict the boundary shear stress distribution precisely. Finally, a single factor analysis was conducted on the relationship between the average sidewall shear stress on the convex and concave bank and the flow rate, water depth, slope ratio,or the cross-section central angle of the open channel bend. The functional relationship with each of the above factors was established, and then the distance from the location of the extreme sidewall shear stress to the bottom of the open channel was deduced based on the statistical theory.

长江下游高港边滩演变趋势及其对深水航道的影响

随着长江南京以下12. 5 m深水航道落成洲和鳗鱼沙两个浅滩治理工程的实施,高港浅区段的外部条件发生变化。通过河床演变分析和数值模拟等方法预测10年末高港河段的航道通航条件,分析高港边滩演变趋势及对深水航道通航的影响。研究结果表明:未来扬中河段的河势基本稳定,高港边滩不会大幅度淤涨,也不易冲刷消失;高港边滩段中上段的航道条件能满足深水航道通航条件,高港边滩下段存在轻微碍航情况。