潮流作用下复合桥墩局部冲刷研究

桥墩冲刷是桥梁水毁的重要原因之一,准确地计算桥墩冲刷深度具有重要意义.为了比较准确地计算桥墩局部冲刷深度,结合某跨海大桥,采用非结构网格技术和大、小模型嵌套的方法建立该大桥海区的平面二维潮流数学模型,采用潮位、流速、流向等实测资料进行验证.在此基础上,对该海区的潮流动力进行了模拟研究,分析了大桥工程对周围海域的潮流动力影响,并采用我国行业标准推荐的2种公式以及美国现行规范推荐的公式计算多座跨海大桥桥墩的局部冲刷计算.结果表明:大桥工程对桥区附近水域流速和潮位影响不大,桥墩可能发生最大局部冲刷深度的位置均位于主墩深槽附近.     

陈家坞槽潮流特征及潮流流速垂线分布

陈家坞槽14号站位连续两个潮次的流速资料表明，该站位的潮流特点为落强涨弱．分析了该站位的潮流特征、各层潮流流速的椭圆分布、潮平均流速分布及其余流特征．拟合了该站位潮流流速垂线分布关系及其计算式。     

荆江河段洪水过程云系关键影响区卫星亮温TBB相关场特征分析

尝试使用多种资料寻找对荆江河段洪水过程具有指示意义的天气预报关键区.首先应用1998年7月GMS TBB资料以及同时段NCEP日平均风场资料,对1998年长江大洪水第二阶段致洪暴雨期荆江河段及其周围地区天气形势进行了个例诊断分析.在分析中结合相关系数计算法,并对相关数据进行滤波处理,注意到:荆江河段上游存在着对该地区天气预报有指示意义的预报关键区(25°N附近,105°E-110°E).应用上述诊断方法对20世纪80年代以来近20年的GMS TBB资料以及1960年以来近40年的中国600个站月平均降水资料做了进一步的诊断分析,从气候角度进一步证实了该关键区的存在.     

江苏沿海潮流数值模拟与潮流能估算

潮流能是一种海洋可再生能源,具有广阔的应用前景。通过数值模拟方法,对江苏沿海的潮流能分布进行估算。首先建立了江苏沿海平面二维潮流数学模型,并利用多次现场实测资料进行验证;基于数学模型计算结果,分析了江苏沿海的潮流场特征;其次,利用准调和分析方法对15 d潮流模拟结果进行调和分析得到6个分潮调和常数,并继而得到最大可能流速和潮流能流密度;最后,利用估算方法对海区的潮流能进行了估算。研究结果表明,江苏沿海燕尾港以南水域平均潮流能流密度相对较高,其中废黄河口附近海域、苏北辐射沙洲水道区域潮流能最为集中,平均能流密度最大值为700~1 200 W/m2,理论上具有较高的开发与应用价值。     

长江口北支水道水沙特性分析

从实测资料出发,结合水流数值计算成果,对长江口北支水道的水流、泥沙和含盐度等资料进行分析,得出了北支水道的水沙特性,并分析了水沙变化与河床变化的相互关系.北支水道在1958年南通河段河势控制后,径流分流比逐年下降,并渐趋稳定于3%左右.北支水道受径流影响越来越小,主要受潮流作用.随着水沙特性的逐年变化,北支水道0 m以下槽蓄容量逐年减小,并渐趋稳定,北支上段为逐年淤积最快的区域.由此反过来影响了水沙条件的进一步变化,使北支上段平均潮差增加,北支的会潮点由崇头附近下移至青龙港附近.     

长江口潮区和潮流界面变化及对工程响应

潮区界和潮流界是表征河口水动力作用的关键界面,是认识径流和潮流共同作用下泥沙输移和河床演变的基础.通过大通-徐六泾实测资料整理和分析,建立潮流界和潮区界位置的经验曲线,得到相同潮径组合下潮区界和潮流界相隔距离约为384km,即通过潮区界变化过程可探求潮流界年内和年际变化过程.主要成果为:年内潮流界最上端为501km,最下端可达口门附近;月均最上为434km,月均最下为155km,最大变幅为280km;潮区界年均位置、洪季平均及枯季平均位置分别为673km、617km、728km,潮流界多年洪季平均、枯季平均及年均位置分别为233km、344km、289km;90系列设计调度下潮流界位置10月和11月月均上溯最大达28km,下移距离月均最大达15km,洪季界面变化不大,枯季界面均值位置下移约3.2km,年均位置下移约1.8km.     

长江口枸杞岛附近海域溢油风险数值模拟

为制订长江口枸杞岛附近海域突发溢油事故的应急处理方案,利用实测地形数据建立了枸杞岛附近海域二维潮流数学模型,并根据实测资料对该潮流模型模拟的潮位、流速、流向进行了验证。验证结果表明,该潮流数学模型能较好地反映枸杞岛附近海域的潮流运动情况,可以作为MIKE21 SA溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日"油粒子"理论,综合考虑油膜扩散、漂移、风化等过程,应用MIKE21 SA模块建立了枸杞岛附近海域二维溢油扩散模型,并模拟了8种不同工况组合下的溢油油膜漂移路径和扫海面积。结果分析表明,潮流场、风场、溢油时刻对油膜的漂移轨迹和扫海面积都有影响,其中溢油时刻对油膜的漂移路径影响最大。     

渤海流场基本特性的Mike21模拟研究

利用实测资料率定了渤海平面二维潮流模型,进行了水流参数灵敏度分析,模拟了渤海潮流场。研究发现:在平面二维潮流参数中,子涡扩散系数的变化引起的水流变化较小,而糙率的变化引起的水流变化较大;渤海水流既有向较低潮位流动的过程,也有向较高潮位流动的过程,这是潮流动能和势能相互转化的过程。     

完全深度平均紊流模型及在潮流侧向排污计算中的应用

本文改进了深度平均的紊流全场模型对潮汐流动中侧向排污进行数值计算，该模型计入了水沉变化，采用控制体积法可以方便地计算出水深随时间和空间的变化，从而去掉了深度平均紊流计算中长期采用的“刚盖假定”。同时模型通过引入离散动能Ｋｄ输运方程，计算了二维离散项的时空分布，并正确地描述了憩流附近的双回流现象，由于模型具有准三维计算的特点，对污染物深度场的计算也更为准确，共结果现现了潮流中污染云团收缩的现象。     

港珠澳大桥通航水域航道演变分析

从3个方面分析了港珠澳大桥桥位附近航道演变情况,首先针对伶仃洋河口湾径流的水沙条件、桥位附近的潮流、潮位等基本特征进行分析,以确定桥位附近滩槽演变的特点和趋势;其次对桥位附近试挖槽的实测资料进行了分析,确定试挖槽在不同季节的回淤强度及挖槽边坡随时间的变化情况;最后比较了桥位附近航道不同时期测图的断面和容积的变化,分析了桥区附近的航道演变情况及演变趋势,分析结果表明各航道均处于相对稳定状态.     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。