金沙江堰塞湖溃决后淤积河段疏浚措施实验研究

2018年金沙江上游因强降雨发生大型山体滑坡形成堰塞湖,堰塞湖溃决后大量泥沙随溃坝洪水向下游输移,导致下游河道形态及水流特性突变。某规划电站尾水河段受该事件影响,床面淤积6~10 m。为保障该电站如期正常建设,针对尾水河段上下游3 km河道,开展动床物理模型试验研究,探索尾水河段设计水位恢复方案。河道演变分析表明,堰塞湖溃决后的第1年,工程河段河床单向显著冲刷;至2022年汛前,河道整体表现为上冲下淤,尤其弯道下游石滩显著生长发育。通过模型试验预测了工程河段2027年地形,届时河道床而仍较堰塞湖溃决前高1~6 m,需要采取疏浚措施才能保障规划电站尾水口水位降低至设计水位。为有效减小疏浚范围及疏浚量,详细分析了弯道下游新生石滩段的水沙特性及演变趋势,提出了下游先期局部疏浚,通过自然演变调整床面,再开展整体疏浚的整治方案。试验证明,该方案较直接疏浚方案缩短了疏浚长度,可减少约6.88万m3疏浚量。继续针对新方案开展淤积试验,由于上游电站已陆续建成使用,其拦蓄作用大幅减少了研究河段来沙量,在5个典型年的水沙作用下,研究河段床面整体保持相对稳定,仅尾水出口下游左侧呈现一定程度淤积,建议管理单位定期按需要进行必要的局部疏浚维护,以保障电站安全运行。

河型变化段河工动床模型设计方法研究

以模型相似原理为基础，结合黄河小浪底至花园口河段河道整治模型试验研究，对河型变化段河工动床模型设计方法进行了初步探索，提出了“分段设计、过渡处理”的设计方法，辩证地解决了同一模型具有不同河型河段的河工动床模型设计问题。

潮汐河口支流建闸闸下淤积研究

潮汐河口建闸的关键问题是闸下淤积。在潮汐河口支流口门上建闸,其闸下淤积面貌主要取决于干流主槽的位置,这与在潮汐河口干流上建闸的闸下淤积问题有着本质上的差异。以钱塘江河口支流曹娥江口门建闸为例,应用河床演变分析、动床实体模型和现场冲淤试验预测了曹娥江大闸闸下淤积面貌和淤积速率,为曹娥江大闸的建设提供了科学依据。

钱塘江河口过江隧道河段极端洪水冲刷深度的预测

钱塘江河口为强冲积性河口,在洪潮水流共同作用下河床冲淤剧烈,极端洪水条件下河床的冲刷深度是过江隧道工程的关键问题之一。基于河床演变分析、动床数值模拟和动床物理模型等研究手段,建立了钱塘江河口过江隧道河段洪水冲刷深度的预测模型,分别经钱塘江河口的典型实测地形、水流泥沙及河床冲淤等实测资料进行验证。在此基础上预测了某过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度,三种研究方法所得的结果定性定量基本合理,且与后来地质详勘的沉积分析成果基本一致,进一步表明了预测模型的可靠性,预测的最大冲刷深度可为过江隧道的合理埋设提供科学依据。

新沂河海口控制工程闸下河道冲刷试验研究

新沂河海口控制工程深泓闸闸下泓道长约１．３ｋｍ，河床由淤积历时较长的淤泥质粘性土组成。试验中首先取原状土土样，通过水槽试验确定起动流速，据此选择模型沙和进行模型设计。试验表明，下游河道冲刷主要由过闸水流及河口跌水造成，其中，前者形成的冲刷坑为设计的控制条件。根据试验结果认为，对于新沂河海口控制工程这样流量大、河口潮位低的闸下泓道，冲刷是不可避免的，建议放弃海漫防冲的方法，改设板桩截墙。试验中采用的某些观点和方法，对于淤泥质粘土海岸地区河口段闸下冲刷研究具有一定的参考价值。

电站取水口复杂冲沙廊道系统运行方式优化的试验研究——以大渡河龙头石水电站为例

电站取水口复杂冲沙廊道系统的冲沙孔孔前漏斗范围往往随冲沙流量增加而增大,但相应地,冲沙孔与廊道连接过渡段的压力则迅速减小,并出现较大负压,简单的调度运行方式很难使压力特性及冲沙漏斗范围达到均佳,必须进行调度方式的优化研究才能达到两者均佳的目的。结合大渡河龙头石水电站取水口复杂冲沙廊道系统的模型试验,通过对复杂冲沙系统冲沙孔组合运行方式的优化调度研究,在不改变冲沙孔孔口尺寸及冲沙廊道系统布置方案的基础上,采用4#冲沙孔全开+3#冲沙孔局开1/2的运行方式使孔前冲沙漏斗、输沙管道压力特性达到了均佳的目标。研究成果对类似布置的取水口冲沙系统的运行方式拟定有重要工程价值和经济效益。

河工动床模型试验的含沙量比尺

本文在评述目前关于含沙量比尺确定方法的基础上,指出前人采用sλ确定的含沙量比尺,不能满足水流挟沙相似条件。剖析所找的原因是相似分析时,采用了不能同时适用于原型和模型且简化成指数等于1的半经验水流挟沙力公式,推导过程中又引入系数比尺等于1的假定,并以不考虑紊动扩散作用影响的λω作为泥沙悬移相似条件。选用容重适中的模型沙所开展的试验论证结果表明,含沙量比尺的大小对河床变形相似有直接影响,该比尺小于1时河床变形与原型偏差较大,该比尺与淤积物干容重比尺相近时,模型同原型才较为相似。此外,文中还认为,目前确定含沙量比尺的办法最好是通过分别确定原型和模型水流挟沙力的途径来实现。

钱塘江河口一维盐度动床预报模型及应用

钱塘江河口为强涌潮、高含沙量、河床冲淤剧烈的河口,其盐度输移时空变化受河床冲淤的反馈影响十分显著。建立了考虑河床冲淤变化的一维盐度动床数学模型,耦合求解水沙运动、河床冲淤及盐度输移过程,数值计算方法采用守恒性较好的有限体积法。验证结果表明:河床冲淤对氯度的影响非常显著,动床模型的结果与实测基本吻合,在长历时盐度预报中采用动床模型是必要的。应用该模型分析了钱塘江河口咸水入侵对上游建库、治江缩窄工程等人类活动的响应,探讨了杭州城市供水水源保证率。结果表明,新安江水库、河口治理缩窄工程对改善河口淡水资源利用、保障杭州市供水安全显著;供水保证率要达95%以上,需采取上游水库泄水调度和新建备用水库等措施。

潮汐河口动床洪水的数值模拟

潮汐河口洪水水位受流域来水和海域潮汐双重作用,动力机制复杂,在特大洪水作用下,河口床面边界还将发生显著变形,造成水面相应明显升降,以致用定床模型预报洪水位误差很大。本文以钱塘江河口为例,采用Delft3D数学模型对潮汐河口洪水水位进行二维数值模拟试验。在定床和动床模型均取得良好验证的基础上,进一步预报洪水过程,发现定床模型可产生近1m的计算误差;而动床模型则能比较精确地计算整个洪水过程的水位,最大误差不超过0.08m。因而预测冲淤幅度较大的潮汐河口的洪水水位最好采用动床数学模型。论文还就洪水位的空间分布探讨弯道水面横比降随洪水流量的变化。

黄河下游游荡性河道双岸整治模型试验研究

为检验游荡性河道双岸整治方案的可行性,选择了黄河下游花园口—夹河滩河段开展了动床模型试验,分析了该河段双岸整治工程在大、中、小水期间的控导性能以及对排洪能力、河道输沙能力的影响。试验表明:双岸整治工程在小浪底水库泥沙多年调节运用的条件下,初期(下泄清水期)起到了护滩的作用,阻止了河槽的展宽,使冲刷向纵深方向发展,河势得到了有效控制;在水库利用洪水排沙期,河道具有很强的输沙能力,在以洪水排沙输沙为主、清水冲刷与少量小水挟沙的共同作用下,能维持输沙的基本平衡。

波浪潮流动床泥沙模型在工程泥沙研究中的应用

分析工程海域的自然条件 ,采用波浪潮流动床泥沙模型研究方法 ,研究工程海域泥沙输移规律 ,预报工程方案下引水渠的泥沙淤积。

平原细沙河流动床泥沙模型试验的模型相似律及设计方法

在平原细沙河流的动床模型设计中 ,只考虑推移质运动的相似是不正确的 ,主要应考虑悬移质运动的相似 ,并且可以只考虑悬移质中床沙质运动的相似 .以相似函数形式表达的分段起动流速 (8)～ (11)式 ,可用以计算确定模型沙的粒径 ,使泥沙粒径的模拟符合相似理论的基本要求 ,从而提高其可靠性 .应用文中提出的模型相似律及模型设计要点 ,进行了长江八卦洲宝塔水道挖槽淤积动床模型的设计及试验 ,取得了地形冲淤验证试验的相似 。

闽江福州段防洪整治试验研究

在定床物理模型试验的基础上进行了动床试验 ,验证优化防洪规划岸线在特大洪水作用下的河床演变规律 。

泾河东庄水库泥沙模型设计

在论证几何变率影响和对模型沙特性比选基础上 ,运用黄河动床模型相似律和异重流运动相似条件的最新研究成果 ,完成了泾河东庄水库高含沙模型的设计 ;利用位于东庄水库上游水沙条件与之相近的巴家嘴水库进行了率定试验。结果表明 ,模型可较好地复演原型库区泥沙运动及其排沙规律。

水力插板透水丁坝缓流促淤效果试验研究

针对新疆粉细沙河床上堤坝工程防洪效果不佳的问题,通过在室内开展河工动床模型试验,并结合理论分析的方法对水力插板透水丁坝、水力插板实体丁坝、井柱桩透水丁坝的缓流促淤效果进行对比试验研究。结果表明:三种型式丁坝的坝后流速均出现了不同程度的降低,其中水力插板透水丁坝坝后流速降低了约46%,水力插板实体丁坝及井柱桩透水丁坝坝后流速分别降低了约16%和30%;水力插板透水丁坝坝后未出现明显的回流区,使其坝后淤积高度大于另外两种型式丁坝;水力插板透水丁坝比水力插板实体丁坝与井柱桩透水丁坝在维持自身稳定性上的效果更好。

钱江通道段河床最大冲刷深度的综合分析

钱江通道位于钱塘江河口的强涌潮区域,在洪潮水动力作用下河床冲淤剧烈。极端水动力作用下河床的冲刷深度是过江隧道工程建设的关键技术问题之一。本文基于河床演变分析、动床数值模拟、动床物理模型试验、沉积物分析等手段进行研究。首先建立了钱江通道过江隧道河段洪、潮水流冲刷深度的预测模型,经钱塘江河口的实测地形、水流泥沙及河床冲淤等资料的验证。在此基础上预测了过江隧道断面在极端水动力作用下最大冲刷深度,并与沉积物分析方法进行比较,四种研究方法所得的结果定性定量基本合理,进一步表明了预测模型的可靠性,预测的最大冲刷深度可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。

滦河迁西县城段河工模型试验的模型沙设计

在滦河迁西县城段河工模型试验中,由于原型床沙较粗(中值粒径d50=25mm),且组成范围较大,不适合用平均沉降相似法进行模型沙级配设计。因此采用新的模型沙级配方法,在同时满足起动相似和河床变形相似的两个条件下,根据糙率模拟要求,通过冲洗研磨制备天然样沙,再通过数学方法进行编程优化计算样沙的配比得到模型沙。通过水槽起动试验和物理模型试验,模型沙选择满足要求,模型设计合理。

潮汐河口泥沙物理模型若干问题探讨

探讨了不同类型泥沙物理模型的主要相似准则、模型沙选择、时间变态的处理、冲淤验证资料的选取、局部动床的范围、动床模型试验的重复性等问题,并以杭州湾大桥动床模型试验为例予以进一步说明。

白石窑坝下河段冲淤演变动床试验

利用白石窑坝下河段实测水文、泥沙及地形等资料,结合水流运动相似和泥沙运动相似条件,模型采用大尺度、小变率且以推移质运动为主,建立并验证了动床试验模型;并在此基础上研究了白石窑坝下整治工程实施后的3个河段冲淤特性和形态演变。试验结果表明:坝下河道回水不衔接段回淤量最少、变动回水区段次之、常年回水区段最多;疏浚与筑坝相结合的整治措施在白石窑坝下航道整治中效果较好,回淤量得到了控制。

山前冲积扇河流变态动床模型与比降变态

山前冲积扇河流通常宽浅、比降大 ,且河床粗糙 ,阻力大。其动床模型中根据起动相似选定的模型沙往往难以满足糙率相似的要求 ,此时应该采用比降变缓的比降变态方法使阻力达到相似。即根据起动相似和模型糙率相似确定比降的比尺 ,模型比降变态的变率系数与几何变率、起动流速系数比尺、沙粒糙率系数比尺和有效重力比尺有关。将比降变态方法应用于南水北调工程穿沙河段的动床模型 ,实验结果表明 。