潜堤消浪瞬态数值仿真研究

为评估潜堤在生态海堤体系中的消浪作用,采用计算流体力学软件,结合推板数值造波、自由液面等计算模型,对典型缩尺工况下裸海堤、潜堤进行了瞬态模拟对比研究。结果显示,水深55 cm、波高8 cm、周期2 s的波浪工况在裸海堤、潜堤2种工况上产生的波浪爬高依次降低,相对于裸海堤,潜堤可使波浪爬高减少25%,潜堤在静水面下10 cm处海堤坡脚的波压力下降约15%。

考虑雷诺数和形状影响的坝岸根石水平水流拖曳力系数修正

对于水利工程坝岸散抛根石冲揭失稳,水流作用下根石的拖曳力是重要的力学分析参数。该文基于黄河坝岸散抛根石的形状参数特征,利用水槽试验量测球体及不同形状块体受水流作用的水平拖曳力,研究雷诺数、物体形状指标与拖曳力相关关系及变化规律,明确影响因素,率定双因素影响下块体的拖曳力系数函数。结果表明,水下球体或近似球状物体的拖曳力系数,基本不受水流及物体形态影响,拖曳力系数趋于0.40～0.56;有棱角块体的水流拖曳力系数,块体雷诺数小于3×104的影响区域,系数函数呈双曲线趋势变化;块体雷诺数大于3×104的影响区域,迎水面宽高比不大于侧立面长高比,拖曳力系数趋于0.80～0.90,迎水面宽高比大于侧立面长高比,拖曳力系数趋于1.00～1.10。进一步通过试验修正了水流作用下不同形态物体的水平拖曳力系数,提出了块体雷诺数、形状参数双因素影响下物体水平拖曳力系数函数,得到了以不同物体来流方向投影响面积为基准的水平拖曳计算公式,经拟合公式的合理性分析与验证,拖曳力系数拟合优度达到0.90以上,平均相对误差为8.7%;修正后拖曳力平均相对误差仅为7.5%,公式计算效果良好,更准确地反映散抛根石的水下受力特征,为分析水下抛石受水流冲击离散形态提供理论依据。

水利施工中筑坝工程关键技术探析

为探讨水利施工中筑坝工程关键技术,采用工程实例结合理论实践的方法,分析了筑坝工程施工的特点,并提出筑坝工程施工中关键技术的应用要点。分析结果表明,筑坝工程是水利工程的核心内容,其关键技术的应用效果直接关系到整座水利工程的稳定性,因此,在具体施工中必须结合筑坝工程的特点,严格把控好每项关键技术的应用要点,才能建造出高优质的筑坝工程,此时我国水利工程事业持续健康的发展。

沙质海岸建筑物下游海岸侵蚀及防护措施研究综述

沙质海岸由于其活跃的泥沙运动,在修建突入海中的建筑物后,建筑物附近岸线会有较大变化,为方便对沙质海岸建筑物下游侵蚀问题和防护措施的进一步研究,基于前人的研究成果对上述内容进行综述。结合毛里塔尼亚友谊港等多个典型工程案例,从岸线变化和剖面变化两方面对沙质海岸建筑物下游的海岸变化规律进行分析。探讨丁坝、出水离岸堤及离岸潜堤3种防护措施附近的水沙运动机理,对人工养滩及旁通输沙这2种软防护措施进行综述。最后就沙质海岸建筑物下游海岸侵蚀问题及相应的防护措施未来的研究方向做出展望。

整治建筑物壅水及重力相似偏离影响的初步研究

简述整治建筑物的壅水及其机理,归纳出局部水头损失壅水的通用公式。将丁坝工程壅水区分为床面摩阻损失增大壅水和局部水头损失壅水2部分。在ΔFr>0的模型中,采用换算式ΔZp=ΔZm.hλ,定性地说是偏大的。可采用换算式Δhfp=Δhfmhλ。而丁、潜坝局部水头损失的壅水,则应采用hjp=Δhjmλu02。

空隙尺寸对透水丁坝局部冲刷的影响研究

文章通过物理模型试验,采用控制变量法研究了透水丁坝不同空隙尺寸下,水流对其附近河床的局部冲刷影响。研究表明:透水丁坝的空隙尺寸能在一定程度上影响坝后冲刷情况,坝后冲刷坑深度和体积与空隙尺寸呈负相关性;坝后横向淤积宽度与纵向淤积长度随着空隙尺寸的增大而减小。

斜坡上梯形潜堤附近流动结构的数值研究

波浪通过斜坡上潜堤时的波形和非线性特性均有显著变化,同时潜堤附近会出现涡流的生成及消散现象,有必要对其深入研究。基于1:20的斜坡上的波浪水槽实验,分析规则波在斜坡上不可渗梯形潜堤附近的动力特性。本文垂向二维波浪数学模型以RANS方程为控制方程,采用非线性涡黏性(各向异性)k-ε紊流传输模型封闭雷诺应力项,利用VOF方法追踪自由表面以及采用源函数造波技术来模拟规则波对斜坡上潜堤的作用,数值计算结果与实验测量数据进行对比,吻合良好。利用数值计算进一步分析了流场、流线、紊动动能及紊动动能耗散率等特性,重点探讨了堤顶水深变化的影响,得到随堤顶水深增大,潜堤的消浪作用将明显减弱。

透水丁坝局部冲淤规律试验研究

试验研究了透水丁坝附近河床的冲淤特性,绘制了这一区域的等高线图,分别对不同透水率的透水丁坝附近河床冲淤后的纵向断面、横向断面以及坝轴断面各点高程变化进行了比较.结果表明,透水丁坝的最大冲刷深度小于不透水丁坝,但其下游侧有冲刷槽,其深度从坝根到坝头差距不大,且该冲槽宽度随透水率的增大而增大;透水丁坝对河床的有效影响长度比同样坝长的不透水丁坝略长,最大淤积高程则更高,透水率为30%时的影响长度最大.说明透水丁坝在自身防护和保护范围两方面均优于不透水丁坝.

斜坡上潜堤透射系数实验研究

潜堤是防止海岸侵蚀常用的护岸建筑物。透射系数是评价潜堤消浪效果的指标。本文在波浪水槽实验基础上,提出斜坡上潜堤透射系数的定义,分析研究线性波和椭圆余弦波作用下斜坡上潜堤透射系数与相对堤顶水深R/Hi,潜堤的相对高程R/d以及相对位置X/L的关系。研究表明相对堤顶水深是影响斜坡上潜堤透射系数最重要的因素,透射系数随着相对堤顶水深的增大而增大。旨在更好地评价近岸海区潜堤的消波效果,为防止海岸侵蚀提供科学依据。

透水框架在改进丁坝结构型式上的应用

丁坝坝头绕流呈复杂的三维结构,常导致坝头局部冲刷,易诱发丁坝水毁。为改善丁坝坝头的水流条件,利用四面体透水框架对常规丁坝结构型式作了有益改进,即将常规丁坝的实体坝头改成由四面体透水框架铰接而成的透水坝头,并通过水槽试验研究其水动力特性及冲淤特性。研究表明,透水坝头能有效分散坝头集中绕流,减弱坝头脱离涡的形成条件,并阻滞下潜流,相应地,坝头局部冲刷坑深度也得到有效控制。此外,试验还研究了透水坝头透空率以及长度对局部冲刷的影响。研究发现,存在一个最优透空率,使得透水坝头控制坝头局部冲刷的效果最好,透水坝头的透空率过大或过小时,透水坝头对局部冲刷坑深度的控制有限。另外,在坝头绕流的影响范围内,随着透水坝头长度的增加,其减小坝头局部冲刷的效果越好,当透水坝头长度超过这一范围后,透水坝头长度的增加对减小坝头局部冲刷的效果不再明显。

淹没矩形防波堤透反射系数特性研究

采用解析方法研究了斜向入射波作用下淹没矩形防波堤的透反射系数特性.首先利用特征函数展开法导出了绕射势函数的分析解和透反射系数的计算公式,然后利用边界元方法验证了解析解,在此基础上利用解析解分析了若干工况下的防波堤透反射特性.计算结果表明,淹没矩形防波堤截面的宽度、高度和相对位置以及入射角的改变都不同程度影响反射系数和透射系数.在中等深度条件下,对于一定频率的波浪,位置和尺寸适当的淹没矩形堤可以反射大部分斜向入射波.研究结果对设计淹没的矩形防波堤具有重要的参考价值.

不同结构形式丁坝水毁过程分析

通过水槽概化模型试验对不同坝型、坝长和挑角丁坝的水毁过程进行对比分析,找出冲刷坑深随时间变化的规律,观测到不同结构形式丁坝对河床冲刷地形的影响。在此基础上,对比分析不同的坝型的试验数据,提出具有较好稳定性的新型坝身横断面结构形式,并且深入研究丁坝不同坝长、挑角下河床冲刷及丁坝水毁机理。

塔里木河群桩丁坝对水流流态的影响研究

塔里木河流域存在河床冲淤严重、生态退化等问题,因此研究开发一种经济美观的新型生态护岸至关重要。丁坝对于防止河岸的冲刷破坏有着较强的保护作用,通过调整丁坝渗透性或布局可适用于不同的河道情况。本文通过模型试验,考虑桩密度、布置、行距等因素,研究了不同群桩丁坝对水流减速度以及下游的影响。结果表明,排桩型式是影响群桩丁坝后水流大小和流态的重要因素,通过改变群桩丁坝中桩的布置,可以实现从干流到河岸较平滑的速度降低,以达到保护河岸稳定性的作用。

拉哇水电站高陡峭岸坡开挖支护施工技术

在大型水电工程建设中,高陡峭岸坡的开挖支护施工具有体型复杂、范围广、坡道陡峭、施工条件差等特点,已成为影响工程施工安全、进度、质量、效益的严峻挑战。如何克服在强卸荷带区域、倒悬体区域、危岩体区域、有较大节理裂隙发育区域等多类型不良地质条件的施工难点,使预裂爆破控制技术增强预留面边坡的稳定性、降低开挖施工难度、加快施工进度,已成为复杂地质条件下提高施工质量的当务之急。本文通过对拉哇水电站上游围堰高陡峭岸坡开挖施工技术进行总结,以供类似工程参考和借鉴。

不规则波作用下潜堤透射系数的计算方法及统计分布

通过物理模型试验的方法,研究了不规则波作用下抛石潜堤的透射系数及堤后稳定波高的统计分布。潜堤采用梯形断面形式。通过因次分析,得出影响潜堤透射系数的因子为相对浸没深度(a/H)、相对宽度(B/H)、波陡(H/L)、相对水深(d/H)。根据物理模型试验的结果,得出潜堤前后的稳定波高及潜堤透射系数与主要影响因子的变化规律。其中影响潜堤透射系数最主要的因子为相对浸没深度(a/H)、相对宽度(B/H)。借助MATLAB数学软件平台,将数据进行回归分析,得出不规则波作用下潜堤透射系数的经验公式。最后,得出不规则波作用下潜堤后稳定波高的统计分布。

飞雁滩油田保滩促淤潜堤的研究

针对飞雁滩油田泥沙减少，岸线受侵蚀状况，在分析了飞 雁滩附近海域水文情况的基础上，提出利用潜堤保滩促淤措施。文章对潜堤结构型式、潜堤 断面稳定性、潜堤的透射系数进行了分析研究，认为利用潜堤保滩促淤的措施可行，效果显 著。

双淹没矩形体的透反射特性分析

采用解析方法研究了斜向入射波作用下双淹没矩形体的透反射系数特性.首先利用特征函数展开法导出了绕射势函数的分析解并进一步得到透反射系数的计算公式,然后利用边界元方法验证了解析解.与单个的淹没矩形体相比,双淹没矩形体在一定范围内有较高的反射系数.最后利用解析解分析了若干工况下的双淹没矩形体的透反射特性,给出了影响透反射系数的几何因素.

连云港海域粉沙质和淤泥质海岸泥沙运动数值模拟研究

连云港埒子口—灌河口海域为淤泥质向粉沙质海岸的过渡带,水沙运动复杂。在考虑淤泥质和粉沙质泥沙特性的基础上,构建泥沙数学模型,可以在一个模型内同时模拟两种不同性质泥沙运动,验证结果令人满意;同时,利用所建立的泥沙数学模型还可以计算悬沙的沉速场,据此分析埒子口—灌河口过渡带的泥沙运动特征和影响因素。

群坝局部冲深计算试验研究

通过试验研究群坝局部冲刷问题 ,对群坝和单坝的水流现象进行了比较 ,分析了群坝局部冲刷与单坝局部冲刷的区别以及水流、坝距、坝长等因素对群坝各坝坝头局部冲刷深度影响 ,并根据试验资料提出了冲深计算公式。

漫水丁坝边坡系数对坝头局部冲减的探讨

漫水丁坝上游面边坡系数m的增大对坝头局部冲深具有削减作用,本文就这个问题进行了研究与探讨。根据水流示踪试验,通过对丁坝周围的水流结构进行观察、分析坝头局部冲深受边坡系数m影响的变化规律,提出了边坡系数m的较佳取值范围和边坡系数m对漫水丁坝坝头局部冲深的修正计算模式。