单向格栅软体排顺水沉排受力特性研究

单向格栅软体排是一种以单向格栅为受力构件,自下而上由反滤土工布、单向格栅和混凝土压载块3部分组成的新型软体排结构。以长江中下游护底工程为应用场景,利用有限元法模拟单向格栅软体排在顺水沉排施工条件下的受力特性,发现随着相对移船位移、水深、水流流速和压载质量的增大,单向格栅软体排体的最大应力逐渐增大;随着水流方向与沉排方向夹角的增大,单向格栅软体排所承受的最大应力逐渐减小。在各种顺水沉排条件下,铺排船翻板下端处的单向格栅软体排受力最明显,且软体排承受的最大应力位于翻板下端的软体排宽度方向上距离两侧边缘约1 m的位置,软体排中间部位受力较小。结果表明:单向格栅软体排所承受的最大应力远低于其抗拉强度,该新型软体排结构在长江中下游护底工程中具有较好的适应性,相对于传统的加筋软体排,单向格栅软体排可减少20%以上的排布成本。

徐六泾深槽稳定性对中俄东线天然气管道长江盾构隧道的影响分析

在长江口徐六泾节点河段修建中俄东线天然气管道工程长江盾构隧道,其河床演变规律、尤其是徐六泾深槽的稳定性是工程设计关注点之一。采用实测资料分析结合物理模型试验的方法研究了徐六泾深槽的稳定性及其对长江盾构隧道的影响。结果表明:徐六泾节点河段基本具备建设过江隧道的宏观河势条件,2001~2018年河段总体呈冲刷且以冲槽为主;徐六泾深槽存在进一步冲刷下切并向下游发展的趋势,且河床具备形成相当规模局部冲刷坑的条件,需从工程设计及运行维护等方面予以考虑;隧道设计最深点隧顶高程按-60.2 m控制基本合理。

涉河工程影响下长江中游河道演变及水力特性变化研究

三峡工程运行后,长江中下游河道发生了长距离、长历时的冲刷,河道水位及形态出现显著调整,对长江中游河床的影响最为明显。以三峡大坝下游宜昌至螺山站河段为研究区域,探究了长江中游河床冲淤、深泓变化、横向调整、床面糙率变化以及岸滩植被生长等在三峡水库运行前后的变化规律,并分析其与同流量下洪、中、枯水位变化之间的联系。结果表明:三峡水库蓄水后,河床横向形态变化有助于岸线的展宽;2001~2009年间河床糙率显著增加,并自2009年以来河段粗化作用基本完成;而河段沿程深泓变化则与相应的中、枯水位的变化规律一致。该研究成果可为长江中游河道治理、防洪规划及蓄滞洪区的利用等提供理论参考。

长江中游蕲春水道航道整治工程方案

通过对长江中游蕲春水道河床演变及碍航特性的分析,利用河工模型试验对6.0 m水深航道整治工程方案的整治效果进行研究,确定了蕲春水道整治工程方案,由李家洲边滩1道潜坝、3道护滩带、高滩守护和左岸护岸加固工程组成。研究结果表明,本工程的影响只局限于工程区域及附近,对总体河势、防洪、堤防等外部环境影响较小,左岸护岸加固工程进一步增强了左岸岸线的稳定。研究为复杂外部环境下航道整治工程方案设计积累了一定经验。

长江三峡大宁河流域三千年来沉积环境与河床演变初步研究

张家湾遗址T911剖面及双堰遗址T4 39剖面粒度、磁化率等环境替代指标的测试分析 ,并结合区域地质、地貌野外调查结果表明 :大宁河流域 30 0 0年来气候演变过程与中国东部地区存在着较大差异 ,中国的东部地区在公元初至公元 6 0 0年为寒冷期 ,而该区则为温暖期 ,笔者认为这是由于该区西北面与东南面均有高大山脉包围 ,这种特殊的地质地貌格局在一定程度上阻挡了来自北方冷空气进入本区的缘故。本区发掘的遗址多为单一时期的文化 ,其他时期的文化多以扰动层 (即含有两个或两个以上历史时期文化遗物的沉积地层 )的形式在沉积地层中出现 ,通过对沉积地层沉积物粒度 ,张家湾遗、大宁河河漫滩上的汉晋墓群、双堰塘遗址的相对位置及双堰塘生土层以下巨厚的鹅卵石层的比较分析 ,认为这与大宁河流域频繁发生的洪灾及河道变迁有关 ,大宁河频繁发生的洪灾及河道的变迁是影响该区人类生存环境的重要因素之一。

长江口深水航道治理与河床演变关系初探

简要分析了北槽具有优良河势的各种因素 ,并根据长江口深水航道治理工程一、二、三期及远景规划实施后北槽分流比的数模计算结果 ,初步研究了深水航道治理与河床演变之间的关系 .物理模型试验结果显示 ,在分流河口由于边界层脱离而产生一个立轴旋涡———兰金涡 (RankineVortex) ,因而引发横向流 ,藉此可以解释底沙偏向南槽的输移问题 .

三峡大坝下游近坝段沙质河床形态调整及洲滩联动演变关系

大型水库运行改变了坝下游水沙条件,引起河床冲淤、洲滩形态等适应性调整,尤其是近坝段沙质河床的响应最为敏感。以三峡大坝下游近坝段沙质河段为研究对象,采用1955—2018年水沙数据与1975—2018年地形资料,研究了河床冲淤量及河床形态、洲滩形态演变及联动关系等。研究表明:伴随流域来沙量减少,1975—2018年河床为累积冲刷态势,枯水河槽冲刷量占总冲刷量的93.1%,同步发生洲滩面积减少、深泓下切;以2009年分界,滩槽冲淤逐渐由"低滩冲刷,高滩淤积"逐渐向"低滩、高滩均冲"转变;受来沙量锐减、河道采砂活动等影响,2013年以来河床冲刷强度显著增大,疏浚抛泥对滩槽冲淤的影响较小;航道工程实施前滩群演变关联性强,太平口心滩发育与头部下移引起腊林洲边滩上段面积减小并后退,对应腊林洲边滩尾部面积增大且淤宽,使得三八滩面积减小且右缘蚀退,金城洲逐渐由边滩演变为心滩;航道工程实施后太平口心滩与腊林洲边滩上段关联性减弱,受航道工程及疏浚抛泥等影响腊林洲边滩下段淤宽,引起三八滩维持面积持续减小、右缘后退及左移态势,促使金城洲萎缩且分散。

长江中游河床下切与节点控制治理初步研究

三峡及上游水库蓄水运用后,其下游荆江河段沙质河床下切了3～6m,对两岸的护岸工程、供水工程以及三口分流分沙将带来不利影响.为了抑制荆江河段冲刷、稳定控制枯水位下降,开展节点控制组合工程治理方案的初步研究,提出护底工程组合和护底＋潜坝工程组合的治理方式.经数学模型计算分析,提出的治理方式可减少荆江河段冲刷,控制枯水位不降或少降,同时还可缓解三口分流分沙减少趋势,但对城陵矶至武汉河段的冲刷会带来一定影响,其利弊关系还有待今后深入研究.

近期长江河口南、北槽分流口河床演变过程研究

基于大量现场水沙观测及海图资料,首先分析总结了南、北槽分流口历史演变规律;其次,对长江口深水航道治理工程建设以来南、北槽分流口河段水流动力特征,近期分流口演变规律及分流潜堤工程建设对分流口河段河道演变和水动力条件的影响进行了研究。结果显示:南港下游至南、北槽分流口河段深泓线位置经历了南-北-南的换位过程;南、北槽分流沙洲的方位角受外海上溯潮波控制,基本保持在305°,但由于分流口上提至江亚南沙及分流潜堤的建设,分流沙洲洲头逐渐北偏,目前分流沙洲方位角在314°左右,伸入到分流潜堤北侧河道,与此同时,南、北槽进口过水断面(0m以下)总面积维持稳定的前提下,北槽过水断面持续减小,南槽相应增加;目前,南港下游水流流向出现南偏,落潮主流偏向南槽,南槽进口断面平均潮流速大于北槽。

应用改进BP网络对潼关高程的预测

作者在分析了影响汛前和汛后潼关高程变化值的因素的基础上,利用改进BP网络模型对非特征汛期和汛期潼关高程的变化值进行了计算。计算中不采用潼关的绝对高程,而用高程的变化量作为网络的较出物正量,从而减少计算误差,同时又能客观地考虑各影响因子的作用。改进后的BP模型学习时间短,精度满足要求。用该模型计算的潼关高程变化趋势与实际水库调度运行中的高程基本吻合。

低闸枢纽泄流能力研究

本文通过模型试验和理论分析,研究了低水头闸坝工程的泄流能力及其影响因素,特别是闸底板高程与上游河床的相对高差和淹没系数的影响等,得到了不同淹没度情况下低闸枢纽流量或水位的误差计算式和闸底板与上游河床相对高差对流量系数影响的经验公式,经实际工程验证说明了公式的正确性和适用性。

黄河沙坡头水利枢纽泥沙淤积特性试验研究

黄河沙坡头水利枢纽水头低、库容小、泥沙量大 ,泥沙问题突出。利用水文系列年泥沙模型试验揭示了枢纽泥沙淤积特性 ,如在弯道水流作用下坝前库区的泥沙淤积、河床电站进口淤积漏斗形状、电站排沙孔排沙效果以及电站尾水渠泥沙冲淤变化等。在模型设计中 ,着重考虑含沙水流宾汉切应力对水流挟沙能力的影响 。

取水工程附近河床冲淤规律数值模拟研究

取水口处的泥沙淤积问题关系到取水工程能否安全运行,从水流、河势角度论证了取水口布置的合理性,并减少取水对航道及防洪影响的必要性。以长江九江湖口水道某电厂取水口为例,采用平面二维水沙数学模型研究了取水口附近局部流态、河床冲淤、取水工程处悬沙含量等的变化规律,并对附近河床近期变化进行了预测。计算条件采用丰、中、枯典型年和典型系列年水沙条件,系列年考虑三峡工程和上游水库调度的影响。通过分析计算结果,选择了较优取水口方案,并推荐了适宜的取水口标高。研究结果表明,同一河段取水工程处河床冲淤规律受来水来沙条件和取水工程位置处的局部地形的共同影响。

水口坝下水位治理工程建设方案设计研究

水口水电站枢纽坝下水位治理工程的目的是解决通航建筑物门槛水深不足和水轮发电机组的吸出高度达不到设计要求的问题,通过修建下游枢纽使水口水电站坝下水位在泄放流量为308m3/s时达到7.64m。工程位于闽江下游,多年平均流量达到1680m3/s,水口水电站正常运行时,坝下枢纽能利用的水头有限。下游枢纽究竟采用航运方案还是航电方案,通过经济技术综合比较,确定工程建设任务。

滩区公路对水库下游游荡型河段洪水及整治工程的影响

在河漫滩建设公路可能对河流行洪及整治工程产生干扰,为了兼顾河漫滩开发与河道行洪安全,必须对拟建工程选线进行科学分析与影响评价。以黄河小浪底水库下游右岸河漫滩内拟建公路为例,借助水力学及河流动力学方法,首先研究了未来水沙条件下,公路涉及河段河床边界和控制断面洪水位的变化及预测确定方法;然后通过洪水数值模拟分析与冲刷计算,对有无工程建设的河道洪水位、河势变化及整治工程进行了研究。分析表明,滩区建路选线远离主槽、顺河道行洪方向布置,工程建设对漫滩大洪水的影响很轻微;预测未来25 a遭遇10000 m^(3)/s漫滩洪水时,因建路引起局部行洪影响概化为3个阈值:洪水位壅高不超过0.06 m,主流流速增值不到1.6%,控导工程局部冲刷增量最大为0.17 m。研究河段整治工程体系与洪水河势有较好的互适性,可以维持中小洪水河势稳定,漫滩大洪水依然保持原有河势不变,拟建公路没有对整治工程增添新的不利影响。这种多角度的综合评估方法适用于水库影响下的游荡型河段。

三峡水库回水变动区廖家凼码头水域条件分析

廖家凼码头2个泊位,位于长江三峡水库回水变动区河段,且受码头上游附近苦竹背石梁突嘴的影响,码头水域条件复杂。通过分析码头工程河段的河床演变、码头前水域条件及码头工程对通航条件的影响,提出分时段限制码头泊位停靠船舶的安全措施。主要结论为:码头工程河段河势航槽稳定;枯水期每年11月至次年4月底,三峡水库维持较高水位运行,码头水域条件良好,码头泊位最多可停靠2排船舶;每年5—10月,码头工程河段处于天然河道,码头水域条件较差,码头泊位最多可停靠1排船舶;发生洪水时,码头上游附近苦竹背石梁突嘴以下约100 m范围内水势流态复杂,影响码头上游泊位船舶的停靠和出港航道安全,因此,汛期6—9月,码头上游泊位禁止停靠船舶。

西江金鱼沙游艇码头工程防洪影响分析

拟建的游艇码头工程实施后将对西江干流的防洪产生一定程度影响,通过对工程河段河床演变趋势和行洪影响的研究分析,客观评价可能造成的影响,为工程决策提供科学依据。

南水北调中线穿黄工程线路比选方案试验研究

在河床演变分析的基础上,从河势稳定及主流摆动的角度分析了适宜过江的河段及线路。通过模型试验,把不同线路的河势变化、主流摆动、流速、水位及河道冲淤等结果进行了比较分析,通过进一步综合分析,认为孤柏嘴河段是穿黄工程良好的比选河段,而且隧洞方案优于渡槽方案,在隧洞方案中李村线为最优。

控制性枢纽运用后青岩子河段冲淤变化分析

针对三峡水库运行以来,库区青岩子河段来水来沙条件和局部边界条件的变化,以及上游控制性工程运用对其冲淤变化规律和演变趋势的影响,利用实测资料分析青岩子河段在三峡水库运用以来的冲淤变化规律,并采用二维水沙数学模型对该河段控制性枢纽(三峡、溪洛渡、向家坝枢纽等)运用初期20 a(2008～2027年)的河床冲淤变化进行计算和演变趋势预测分析。结果表明,控制性枢纽运用初期,青岩子河段淤积幅度较小,河床平面形态与建库前相比变化不大,总体河势未发生明显变化。

基于数字高程模型定量分析长江口深水航道工程治理效果

长江口深水航道工程于1998年开工建设,2002年和2005年一期和二期工程先后竣工,分别达到8.5和10.0 m通航水深。自2006年三期工程实施以来,北槽航道中段连续4a发生严重淤积,年疏浚维护量平均达6×107m3,影响三期工程目标的如期实现。通过自主开发的数字高程模型定量分析平台,建立时间序列的空间分布属性数据库,对长江口深水航道工程治理过程前后的河床冲淤变化规律和工程效果进行量化分析,分析结果揭示了长江口南港北槽深水航道近期淤积的泥沙来源、淤积过程、主要淤积原因和淤积部位,从而为工程治理对策提供科学依据。