长江12.5m深水航道一期工程整治建筑物堤身新型构件试验研究

文章阐述了长江南京以下12.5 m深水航道建设工程一期工程(太仓—南通段)整治建筑物堤身结构新型构件的一系列试验研究。研究成果为设计方案的优化和结构计算提供了依据,并成功应用于工程实践。

强沿岸输沙海岸港口建设对岸线变迁影响数值模拟研究

以非洲西海岸塞拉利昂码头工程为例,基于一线模型理论模拟计算了港址沿岸输沙率,以及码头拦沙堤建成后的上、下游岸线长期变迁。根据模拟成果,工程海域沿岸输沙强度极大,年总输沙率可达94.5万~97.1万m^3/a,净输沙率达71.1万~73.6万m^3/a,码头拦沙堤拦截了自南向北的沿岸输沙,堤身南侧形成明显堆积,堤身北侧形成侵蚀。根据与西非海岸类似港口工程实际经验对比,文中数值模拟所得成果是合理的。

锦州龙栖湾港区规划水体交换数学模型

根据实测水文资料建立锦州龙栖湾港区工程附近海域的潮流数学模型,对不同规划方案实施后的水质点运动及水交换情况进行研究。研究成果表明,不同方案对港区东侧水质点运动影响不明显,从水质点运动来看以上方案均未表现出明显改善水体交换的效果,特别是离岸方案可能还会加大对近岸位置的污染,潮汐通道的设置对港区及附近水体交换的效果也不明显。综合考虑,原规划方案更适合目前的规划要求。

锦州龙栖湾港区规划水动力泥沙数学模型研究

根据实测水文资料建立锦州龙栖湾港区工程附近海域的潮流泥沙数学模型,对3个规划方案共6种工况进行研究。研究成果表明,对部分海域进行围填,局部流场变化较大,但流速变化超过0.1 m/s的范围较小。各方案航道内淤强差别较大,不同规划方案港池及航道年淤积量在114万～297万m3之间。综合考虑认为规划方案三更适合港区发展需要。

小波降噪及EMD方法在泵房前池水位波动分析中的应用

为保障机组运行安全,滨海核电厂泵房前池的水面波动有一定的要求。文章通过小波分析方法,选择合适的小波基函数、分解层数及阈值对含噪信号进行降噪处理,并应用于泵房前池波动试验的信号降噪。通过EMD分析方法,将泵房前池的波动信号分解为长周期波动和短周期波动,结果发现前池的波动以长周期波动为主,短周期波动较小,满足泵房取水的安全要求,但从厂址安全角度出发,应评估长周期波动对厂坪标高的影响。

岬湾平衡海岸理论在人工沙滩岸线设计中的应用

基于岬湾平衡海岸理论,以潍坊滨海旅游度假区人工沙滩实际工程为例,对沙滩的防护方案选取进行了探讨,对比了不同丁坝平面布置形式对平衡岸线形态的影响,最终推荐了合适的防护方案及其对应的沙滩平衡岸线线形。经现场实际整治效果检验,证实了岬湾平衡海岸理论在人工沙滩防护工程及平衡岸线设计中的有效性。

某核电厂取水拦污设施波浪力试验研究

作为核电厂取水拦污设施的重要组成部分,拦污网及高桩承台已经在核电工程中得到了广泛使用。通过某核电厂取水拦污设施波浪物理模型试验,研究拦污网主缆绳及高桩承台在不同拦污网堵塞率条件下的受力变化。根据测试结果,建议主缆绳的直径增大至48 mm或更大,考虑到高桩承台的受力较大,建议拦污网的堵塞率不超过20%。有关成果可为取水拦污设施的结构设计与选型提供参照与指导。

宽肩台防波堤稳定性研究

通过对宽肩台式防波堤的机理分析,并结合水工物理模型试验的研究,详细阐述并归纳了块石级配、肩台宽度随波浪变化的规律性;对宽肩台式斜坡堤的稳定性开展研究,寻求稳定的最终断面结构形式,取得初步成果。研究成果将为今后宽肩台式防波堤合理设计及计算提供可靠技术支持。

复杂型宽肩台堆石防波堤破坏机制试验研究

采用断面物理模型试验对不同护面重量、不同级配的宽肩台堆石防波堤进行试验,研究影响该类型防波堤断面稳定性的主要因素,对于断面破坏结果采用3种不同方法进行描述,对不同方法的合理性加以阐述。试验结果表明,护面块石的形状、重量和级配是影响护面稳定性的决定性因素,采用等效冲刷宽度和平均冲刷宽度更能准确描述护面破坏程度。

海啸波沿缓坡爬高试验研究

为了更好地评估海啸波传播到近岸后淹没的范围,通过在无反射造波水槽中产生孤立波模拟海啸沿缓坡的传播,分析海啸波进入浅水区后变形的特性以及破碎的状态,得到1∶15.3以及1∶30.12两种坡度下的试验数据,并且与有关学者提出的经验公式进行比较,提出一个新的海啸波沿缓坡最大爬高的经验公式。计算成果表明,该经验公式与大量的实测数据相关性良好。

层状非均质饱和土层波动响应研究

基于Biot两相饱和多孔介质理论,推导了层状饱和土的刚度矩阵,通过数值计算研究了饱和土层基岩埋深以及土层基岩的波速比等参数对基岩入射剪切波的波动响应影响,并与非均质复杂土层条件下的波动响应进行了对比研究。研究结果表明:与单相弹性土层相比,饱和条件下的土层波动响应受到土骨架与流体间的耦合作用波动响应显著降低;对基岩入射地震波,地表处的加速度放大系数随着基岩埋深以及基岩土层波速比的增大呈减小趋势;对于非均质复杂分布土层,在上软下硬条件下能加大土层的波动响应,反之则能显著减小土层的波动响应;对于含有中间夹层情况能明显减小土层的波动响应,尤其软夹层能极大削弱基岩剪切波向上的传播。

系泊船舶艉部与重心运动量差异的试验研究

通过对40车滚装船在波浪作用下的尾部踏板与重心位置运动对比船舶系泊物理模型试验,得到了在相同的试验条件下,系泊船舶各运动量在艉部踏板和重心位置的差异,并分析了造成差异的原因,研究成果对沿海及内河槽车滚装船装卸作业有重要的参考价值。

斜坡堤越浪量影响因素的数值研究

越浪量是衡量斜坡堤安全性及有效性的重要指标。为了对越浪量进行系统的研究,采用了一种新型的波浪耦合数值模型(0-1BEM+VOF模型),并在此基础上详细探讨了斜坡堤断面形式(胸墙高度、平台超高、平台宽度、外堤坡度)与波浪要素(波陡、相对水深)等因素对越浪量的影响。数据处理时应用二变量的分析方式,并与他人物模实验结果进行对比,得到以下结论:相对胸墙高度Hc/H对越浪量系数具有十分显著的影响,它们之间存在指数反比关系;其它变量对越浪量也有一定影响,随着Hc/H的变化,变量与越浪量之间具有指数关系。

茂名港博贺港区西防波堤修复断面稳定性试验研究

茂名港西防波堤采用抛石斜坡式和沉箱直立式相结合的形式,因2015年台风"彩虹"对防波堤0+270—0+650区段造成损坏严重,致使外坡大量块石被冲刷,重新恢复原貌施工难度较大,为此需在破坏后的基础上对防波堤断面进行修复。通过断面物理模型试验对修复方案的稳定性进行验证和优化,最终确定的修复方案为-2.0 m护面戗台上采用2~3 t块石进行加护,堤顶采用11 t扭王字块体护面全掩护。

船舶起重机减摇机构的设计、建模及试验

针对船舶起重机海上作业时吊重的摇摆问题,提出了一种三绳机械减摇系统,利用外设的3根减摇索在吊钩处形成稳定的力三角形,并有效地限制吊重摆幅,进而达到抑制吊重摇摆的目的。为了实现减摇装置的位置-张力控制模式,建立吊重系统的空间位置模型及减摇索的张力模型。在得到减摇索长度和张力的变化关系后,搭建试验平台进行试验,得出在有减摇装置时,吊重的摆角可以减小60%以上,验证了减摇系统的有效性。

45万吨超大型油轮系缆方式及安全作业试验研究

通过45万t超大型油轮的物理模型试验,研究了不同系缆形式、不同缆绳直径及缆绳材质对船舶系缆力的影响,并给出了船舶安全作业的波浪条件。试验结果显示,在相同波浪条件下,增大钢缆直径,能够减小船舶的运动量,增强船舶的作业能力;采用钢缆组合缆后,尽管缆绳的弹性变形变大,导致船舶运动量有所增大,但能够有效降低缆绳的系缆力,增大船舶的作业能力。

基于模糊数学理论的河道生态效益综合评价

河道既是水生态环境的重要载体,也是水文化中不可或缺的景观资源,其生态效益在社会可持续发展中起着重要作用。文中构建了涵盖河道特性、水流特性、生物特性、社会服务特性4个维度的河道生态效益评价指标体系,其中,河道特性、生物特性以及社会服务特性指标基于基础数据统计量化;水流特性指标基于河道水动力水质模型模拟结果来衡量。引入模糊数学理论构建了河道生态效益综合评价模型,其中各指标的权重采用层次分析法确定。最终形成了一套涵盖指标体系构建与量化、指标权重确定及综合评价模型构建与应用的河道生态效益评价体系。以唐山清水润城项目西沙河治理河段为研究对象,比较了5 a、10 a、20 a重现期设计降雨情景下河道治理前后的生态效益。结果显示:3种重现期设计降雨情景下,河道生态效益综合评价等级均由“差”转为“优”,表明河道清淤疏浚、堤防建设及岸坡防护工程等治理措施显著改善了河道的生态效益。

一快速有效地计算肥大型船体运动的方法

文章对船体的水动力和运动提出了一个快速有效的计算方法。该方法考虑了船体周围流场的三维效应,既适用于细长型船体,也适用于肥大的船型。该方法的出发点是将船体剖面用具有相等面积的等效矩形代替,并将流场划分为船底与水底之间的内场和船侧面之外的外场。对内场,采用简单的解析解;对外场,由于剖面是矩形的,所以可采用在船体水面周线上分布源汇的简单的源汇分布法。对内外场进行耦合匹配进行求解。通过与三维源汇方法计算的结果比较,验证了文中计算的快速性和有效性。

越浪的湍动及流场分析

越浪一直是波浪水动力问题的一个难点,原因在于其形成受到多种强非线性现象的作用。应用一种新型数值波浪模型(0-1BEM+VOF耦合模型)对越浪过程进行研究分析,并探讨了湍动动能、动能耗散率及流场在周期内的变化趋势。