考虑泥沙冲淤对水流控制方程的改进与模拟

以一维数学模型为例,通过数值实验及渭河实际资料的验证,发现在含沙量较大的情况下,水流连续方程里的浑水与床面的交换项对流量影响是明显的,计算中应予考虑.解释了在像黄河这样的多沙河流中存在的“水变沙”、“沙变水”的现象.由此可见,在模拟含沙量较大河流的水沙数学模型中,应完整考虑水流连续方程的微元河段的水量变化率、进出通量变化及浑水与床面的交换通量这三项.     

三峡蓄水后洞庭湖水沙环境变化对湖区航道的影响

江湖关系变化是影响洞庭湖水文泥沙环境的重要因素,关系到湖区航运的安全。以实测水文及地形数据为基础,研究了洞庭湖区水沙环境的变化特征,并分析了其对湖区航道的影响。结果表明:① 三峡蓄水后,枯季湖区月均流量趋于减少,湖区淤积减缓甚至出现冲刷,枯水期湖口低水位有所上升,湖面比降趋于降低;② 受来沙减少影响,湖区航道有所冲刷,湖口低水位上升使得湖区通航保证率水位有一定幅度上升,航道水深增加,三峡蓄水初期江湖关系变化对湖区航道的影响总体为积极因素,对湖区湘江航道的影响要大于开湖航道。     

辽河口三角洲前缘岸滩演变分析

研究了辽河口三角洲前缘岸滩近50a来的演变特征,结果表明,在流域来水来沙减少的背景下,海域浅滩迎浪面普遍侵蚀后退,双台子河口拦门沙北偏东移,向口内发展,西滩滩外坡持续侵蚀,海域-2m、-5m等深线附近海床整体呈弱冲刷态势,近岸潮间带岸滩整体变化不大,相对平衡。结果可以为辽河口近岸工程建设和资源开发提供决策依据。     

Relation Between Sudden Sedimentation and Wind Energy in Outer Channel of Huanghua Port and Its Application in Binzhou Port

Based on the analysis of ocean dynamic condition and sediment environment, conclusions can be drawn that strong wind is an essential factor influencing sudden sedimentation in outer channel. Through theoretical analysis, it changes the complex process that wind raises wave, wave tilts sediment and current transports sediment into a comprehensive factor, and obtains mathematical formula between effective wind energy and the thickness of sudden sedimentation. The parametees in this formula are determined with field data of Huanghua Port. It may be used to predict siltation thickness and volume along the channel. By analyzing and comparing the difference in ocean hydrodynamic conditions and seabed material between Huanghua Port and Binzhou Port, the proposed formula can be used to predict sudden sedimentation in Binzhou Port and the calculated results is rehable. By predicting it on different combination plans among different recurrence in- tervals, entrance locations and channel classes, it provides references for the plane design of Binzhou Port.     

冲刷漏斗纵剖面形态数值模拟技术研究

提出σ坐标系垂向分层的优化方法,较好地解决了传统σ坐标变换用于底孔泄流数值模拟时存在网格边界变化的问题;采用一维水流模型为立面二维模型提供自由水面边界,即"动刚盖法"确定自由表面;根据坝前趋孔水流的流动特性和水下纵坡稳定性受力分析,分别导出σ坐标系下床面泥沙边界条件和底孔泄流初期河床滑塌的判别式。在此基础上建立底孔泄流条件下立面二维水流泥沙数学模型,并将之应用于有刚性护坦条件下冲刷漏斗形成的数值模拟。模拟结果表明,漏斗冲刷平段长度、漏斗纵坡等数值试验结果与水槽试验基本一致,验证了模型的合理性和可靠性。     

垂向二维非恒定流及悬浮物分布模型研究

采用σ坐标变换拟合复杂边界、VOF方法追踪自由水面变化和SIMPLE算法求解控制方程等建立垂向二维非恒定水流及悬浮物分布数学模型。该模型适用于变量在横向上分布基本均匀的水流流动特性及悬浮物扩散迁移过程的模拟,与刚盖假定或静水压强假定等条件下建立的垂向二维数学模型相比更符合实际情况。分别对概化水库水流结构的沿程变化、明渠均匀流及带有槽沟的明渠非均匀流及悬浮物浓度分布进行了模拟,计算结果与实测值符合良好。模型的应用可为河道或水库的洪水调度、水污染控制、取水工程优化等提供参考。     

三峡工程运行后荆江河段分汇段航道水深资源及碍航驱动机制

系统解析长江中游河湖交汇区域航道水深资源的变化,可支撑“黄金航道”的可持续发展。本研究以洞庭湖-荆江交汇段为对象,研究洞庭湖分汇区域水沙条件、荆江河段滩槽演变与河湖交汇段航道水深资源的关系。研究表明:三峡工程运行以来,洞庭湖三口分流量和分沙量延续了三峡工程运行前的减少态势,伴随洞庭湖分流量减少,相对增加的长江干流径流量增强了河床冲刷强度,反馈使得洞庭湖三口分流量和分沙量均处于较低值;荆江河段河床冲刷给航道尺度提升奠定了有利基础,河湖分汇区域不满足4.5 m×200 m(水深×宽度)的长度为12.6 km,占荆江河段碍航总长度的68.35%。碍航驱动机制上:松滋口分流区段(枝城-昌门溪)的4.5 m水槽贯通但宽度不足200 m,汊道分流关系不稳定及洲滩萎缩制约航道条件稳定,枯水位下降及“坡陡流急”现象仍然严峻,不利于航道条件保障及船舶安全航行;太平口分流区段水位下降、洲滩萎缩、汊道交替发展使得枯水航路不稳定或水深不足4.5 m;藕池口分流区域的洲滩崩退、洲滩冲刷引起的向下游泥沙输移,碍航表现为航宽不足200 m或出现水深不足4.5 m的浅滩;洞庭湖入汇影响区段(熊家洲-城陵矶)受弯道冲淤...