跨江大桥对天星洲尾演变的影响及护滩对策

天星洲是长江下游的江心洲,拟建常泰长江大桥北侧桥墩布设与天星洲尾相毗邻。通过物理模型试验,研究常泰长江大桥的建设对天星洲尾演变的影响。结果表明,常泰长江大桥建设后,天星洲尾冲刷幅度较工程前有所增加,不利于天星洲夹槽的稳定,需要对天星洲尾进行护滩守护。与潜堤高程较高的护滩方案相比,低潜堤方案引起天星洲沙尾附近流速增幅稍小,幅度一般在0.03 m/s以内,引起天星洲夹槽流速减幅稍小,幅度一般在0.02 m/s以内,更有利于天星洲尾的稳定和七圩临时航道的水深维护。工程实施可守护天星洲尾,七圩临时航道桥位下游附近略有冲刷,有利于航道水深维护。

基于物理模型的池州长江公铁大桥防洪安全研究

跨河桥梁的修建对河道水流特性将产生直接影响,水流条件相较于无桥墩干扰时更为复杂,因此,有必要对跨河桥梁建设项目开展防洪影响评价。为评价池州长江公铁大桥建设对河道行洪带来的影响,按相应比尺建立了物理模型,综合分析不同典型水文条件下,拟建工程对水位、流速、流场等河道行洪和防洪的影响,可为优化工程设计方案和行政部门审批提供依据。

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。

时间变态对模型水流运动相似影响试验研究

利用长江防洪模型上荆江河段,以不同时间变率作为控制方式对上荆江2003年9月1日至9月30日实测水文过程进行模拟,测量了模型入流、尾水、沿程水位、断面平均流速变化过程等。研究了上荆江模型在不同时间变率下沿程水位、流量、平均流速与原型相似的程度并对偏差产生的原因进行分析,在此基础上对尾门滞后控制方式如何提高试验精度进行了研究。

三峡工程运用初期上荆江杨家脑至郝穴河床冲淤变化试验研究

三峡水库修建后,由于水库调蓄作用,进入坝下游荆江河道的水沙过程发生了显著变化,荆江河道产生较明显的冲刷,已引起局部河段的河势调整,将在相当长时期内对两岸堤防、已建护岸工程和河道整治工程及河道的稳定产生不同程度影响,进而影响该地区的防洪、航运、生态与环境以及河流的综合服务功能的正常发挥。利用长江防洪实体动床模型试验研究了三峡工程运用初期不同时期上荆江杨家脑至郝穴河段的冲淤变化过程、冲淤规律、数量及分布,并在此基础上预测河势调整趋势。研究成果为该段河道的治理和河势控制工程规划、设计等提供技术参考。

三峡工程运用初期荆江河段调关弯道冲淤演变试验研究

三峡水库修建后,由于水库调蓄作用,进入坝下游荆江河道的水沙过程发生了显著变化。荆江河道产生较明显的冲刷,已引起局部河段的河势调整,将在相当长时期内对两岸堤防、已建护岸工程和河道整治工程及河道的稳定产生不同程度影响,进而影响该地区的防洪、航运、生态与环境,以及河流的综合服务功能的正常发挥。采用长江防洪实体动床模型试验,研究了三峡工程运用初期不同时期荆江重点险工段调关弯道的冲淤变化过程,并在此基础上预测河势调整趋势。研究成果可为该段河道的治理和河势控制工程规划、设计等提供技术参考。

河道数据对流溪河模型预报中小河流洪水的影响

针对琴江流域构建了中小河流洪水预报流溪河模型,分别从河道断面形状、断面尺寸和河道分级的角度定量评估了河道特征数据对应用流溪河模型开展中小河流洪水预报的影响。结果表明:河道分级越多,模型模拟洪水的洪峰流量峰值越大、次洪径流系数越大、洪峰出现时间越早,模拟的洪水过程效果越好;在构建流溪河模型时,假定河道断面为矩形,采用卫星遥感影像估算河道断面尺寸的方法是可行的,模型模拟的洪水过程精度可以满足实际洪水预报的精度要求;利用改进的流溪河模型进行中小河流洪水预报时,以3级河道构建的模型洪水模拟精度最好,可很好地模拟中小河流洪水过程。

黄河下游畸形河势现状及对策

黄河下游在长期小水作用下产生一些畸形河势,通过分析原型以及黄河下游2017年洪水预报模型试验畸形河势演化发展情况,系统研究黄河下游游荡型河段4处畸形河段不同流量条件下河势变化特点及规律。结果表明:目前形成的4处典型畸形河势发育尚不充分,在中常洪水下发生自然裁弯的概率较小;开仪、裴峪河段4 000 m^3/s流量释放2 d左右可以使该河段畸形河势得到初步改善,但畸形河势完全消除需要的洪水量级较大,依靠目前小浪底水库泄放中常洪水的水动力改善畸形河势并不现实,可采用挖河疏浚-泥沙资源利用-河道整治工程有机结合的方法归顺河势。

河床预开挖下超大型沉井基础局部冲刷试验研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m公铁合建双塔双索面斜拉桥,桥塔墩采用超大圆端形截面台阶型沉井结构(下端平面尺寸95 m×57.8 m,高72 m,台阶宽9 m),沉井基础采用河床预开挖下沉施工方案。为确定河床预开挖宽度、深度及该方案实施后需采取的防护措施,采用水槽局部冲刷及防护模型试验,分析河床不同预开挖深度、宽度下的超大沉井基础局部冲刷特性以及抛石防护效果,并从减少沉井周边局部冲刷的角度提出了最优河床预开挖方案和抛石防护方案。结果表明:随河床开挖深度增加,沉井周边局部冲刷呈递减趋势;随河床开挖宽度增加,沉井周边局部冲刷呈递增趋势,增幅随流速增大呈先增加后减小趋势,流速越大开挖宽度的影响越小;开挖深度为0.6h(h为开挖前水深)、开挖宽度为(1.1~1.2)D(D为沉井迎水侧阻水宽度)最为合理;在河床预开挖的基础上对沉井周边进行抛石防护,防护方案实施便利、效果明显。现场监测结果表明:在2020年度大洪水作用下,沉井基础周边河床冲刷幅度较小,且与模型试验结果相符。

杭州湾跨海大桥对钱塘江河口水流的影响

通过河工模型试验,研究建设在潮汐河口的特大型桥梁——杭州湾跨海大桥对水环境产生的影响。杭州湾跨海大桥河工模型上边界选在老盐仓,下边界定在金山,平面比尺为1000,铅直比尺为100,模拟总水域面积约2200km2;模型运用2000年9月杭州湾实测水下地形及大范围同步水文测验资料进行了验证,其精度较高。在此基础上,结合实测资料分析,运用定床模型试验对杭州湾跨海大桥建成后附近水域流态的变化及对钱塘江涌潮、上游行洪等的影响进行了分析和预测。建桥前后潮位、流速流向、潮流量以及涌潮高度等试验数据的变化表明,杭州湾跨海大桥建成后对钱塘江河口水流的影响主要在桥位近区,对涌潮、上游行洪基本没有影响。

非恒定流条件下荆江三口分流模拟控制方式研究

长江防洪实体模型是利用世界银行贷款兴建的重大水利科研项目。通过理论分析与试验研究,建立了适合长江防洪实体模型的非恒定流条件下荆江三口分流模拟控制方式。恒定流和非恒定流条件下的验证试验研究表明,该模拟控制方式下荆江三口模型分流流量与分流过程均与原型相似,基本满足试验精度要求。验证后,该模拟控制方式被应用于长江防洪实体模型荆江河段洪水演进特性试验研究。

荆江河道水流运动特性研究

利用长江防洪实体模型,全面系统地对荆江不同流量条件下的各水力要素进行测量,并结合三峡水库蓄水以来的水沙、地形资料,分析了荆江河段水流运动的基本规律和近期变化的特点,在此基础上对荆江不同河道整治方案进行了研究,并针对不同河型提出了具体的河势控制措施。研究成果表明:通过试验分析较详细地掌握了荆江水面纵比降、断面宽深比、流速分布及水流动力轴线变化等水力要素变化的特点,揭示了荆江河段水流运动规律,并为河道(航道)整治工程提供了科学依据。

1998年长江巨洪与厄尔尼诺事件

1997～ 1 998年出现了 2 0世纪中最强的一次厄尔尼诺事件。根据长江洪水与厄尔尼诺事件的实测资料 ,指出 1 998年的长江巨洪与这次厄尔尼诺事件具有较密切的关系。同时讨论了厄尔尼诺事件影响长江洪水的物理途径 。

基于时空动态耦合的漫滩、溃堤与防洪保护区洪水联算二维模型

河道洪水的漫滩、溃堤及其在防洪保护区的耦合计算一直是数学模拟模型中的重点和难点。基于Navier-Stokes二维浅水方程,通过河道水位比较确定任意时刻水流流向、流量及动量的交换,并根据溃口展宽变化确定耦合节点和接口宽度,进行河道与防洪保护区的无缝连接,从而实现了漫滩、溃堤与防洪保护区洪水的时空动态耦合计算。基于DEM、遥感影像和实测断面的地形数据资料,提出了河道数字地形获取改进技术,同时利用热启动技术解决了溃口形状变动问题。通过实例研究表明,该模型可实现二维宽浅河道漫滩、溃堤和防洪保护区及其任意组合的洪水仿真。计算结果合理、可靠,供相关部门参考。

长江巨洪前期物理因子的配置

提出了长江巨洪前期物理因子配置的概念。在每一次巨洪发生之前 ,影响巨洪的主要物理因子之间一般都会表现出相似的特征 ,即出现一些固有的配置。这些配置正是长江发生巨洪的强信号 。

防洪保护区溃堤洪水模拟分析

为降低堤防溃决造成的重大生命财产损失,基于MIKE软件建立东鱼河南片(苏)防洪保护区一、二维水动力耦合模型,沿复新河堤防设置溃口1和溃口2,模拟复新河遭遇20 a一遇和50 a一遇洪水以及同频率暴雨下单个溃口的溃堤洪水在防洪保护区内的演进。对溃口流量过程、洪水演进图、最大淹没水深图进行分析,结果表明:随着溃堤洪水量级增大,淹没程度提高;同频率来水条件下,位于地势较低处的溃口1产生洪水的风险更大,是防洪的重点。

从长江洪水看土壤环境保护的重要性

从１９９８ 年长江流域发生的特大洪水说起，分析从汉代到清末２０００ 年间及近４０ 年来长江流域水旱灾害的变化趋势，认为造成长江洪水灾害的原因主要是气候异常，但也与生态环境遭到破坏有关，其中土壤侵蚀、水土流失是最重要的因素。探讨了防治长江水患的对策；基于对土壤的吸水和贮水功能主要靠地被层和土壤有机质层，而水土流失是从植被破坏、地被层消失开始的，以及对古今治水、治土正反两个方面的认识，提出了治水的同时应治土的观点及５ 条有效的途径。

河工模型在河流治理开发与保护中的作用

在总结国内外河工模型发展历程的基础上,简要论述了河工模型在大型水利工程建设、河道治理实践、河流开发利用、河流生态保护,以及河口海岸治理与开发利用中的作用,并提出了河工模型试验中需进一步研究解决的模拟关键技术问题,包括河工模型的变态问题、河床阻力相似、模型选沙问题、模型量测技术问题等。

黄河下游堤防保护范围的研究

历史上 ,黄河山东段曾多次泛滥 ,为了确定黄河下游堤防的保护范围及保护范围内的洪水风险 ,本文利用二维不规则网格非恒定流洪水仿真模型 ,研究了黄河下游山东段堤防的保护范围。

长江城陵矶汇流河段水流运动特性试验研究

荆江与洞庭湖水流在城陵矶汇流河段的水流条件直接影响到上游河段水位变化和洪水传播,关系到荆江河段及洞庭湖的防洪安全,通过长江防洪实体模型试验,分析了不同流量下,荆江与洞庭湖不同汇流比及下游不同水位条件下,江湖汇流处水流特性的变化。研究表明,江湖汇流处水流具有显著的弯道水流特性,两股水流相互顶冲、掺混,流态复杂,水流态势表现出明显的不稳定性。采取措施降低下游水位、合理调度削减洪峰以及避免江湖洪水恶劣遭遇等,可以改善汇流河段水流条件、降低水位,从而有利于上游江湖防洪。