基于非静压模型的非淹没刚性植物消波特性数值模拟研究

基于非静压单相流模型NHWAVE,设计不同的计算工况,系统研究了规则波与非规则波作用下,非淹没刚性植物的消波特性。将计算结果和实验数据进行对比分析,验证了非静压模型NHWAVE计算植物消波特性的准确性。进一步研究了波高、周期和水深等因素对植物消波特性的影响,探讨了植物消波特性与这些水动力因素的内在联系。结果表明:非淹没刚性植物的消波效率受波高和周期的影响较大,水深对消波效率的影响很小。由于波浪非线性的影响,基于线性波理论的消波理论模型对植物消波能力的估计偏小。     

波状涌潮在变化地形上的水动力研究

本文采用非静压单相流模型（NHWAVE）研究了波状涌潮在变化地形上的传播演变特性。通过设置合理的计算工况,系统分析了涌潮高度、潮前水深和斜坡坡度对波状涌潮水动力特性的影响。计算结果表明,涌潮高度和潮前水深对波状涌潮在变化地形上的水动力特性影响显著,不同的地形坡度对波状涌潮水动力特性影响较小。变化地形的存在可导致涌潮高度显著增大,引起沿程最大水位的剧烈变化,并且使涌潮传播速度降低。随涌潮高度的逐渐增加,斜坡前后潮差持续增大,同时表层速度与水深平均速度均呈现增大趋势。当增加潮前水深时,斜坡前后潮差减小,表层速度与水深平均速度单调递减。本文研究成果对于正确认识波状涌潮在变化地形上的传播演变规律有一定的参考意义,为波状涌潮河段涉水建筑物的工程设计及安全评估提供了科学依据。     

气泵法生成气泡帷幕的特性研究

气泡帷幕在水下噪声抑制方面有非常广泛的应用。为了更好地利用气泡帷幕的衰减特性,在实验室水槽设备中采用气泵法产生气泡帷幕,通过对不同深度、气流量接收信号的时频分析,利用共振谱法对气泡分布进行反演。研究表明:(1)气泡的分布可以利用高斯分布近似描述。(2)随着深度增加,气泡含量也有略微增加。(3)气泵法产生的气泡帷幕的气流量大小对衰减的峰值所在的频段基本没有影响,但气流量的改变会影响声波衰减的强弱,气流量大的情况下,气泡帷幕对声波衰减效果更强。通过掌握气泵法生成气泡帷幕中气泡的分布规律,可以有效指导气泡帷幕的设计。     

基于水—力耦合理论的超深隧道围岩渗透性预测

涌水预测是特长超深隧道勘测设计及许多中面临的重要问题之一。围岩渗透性是涌水预测的基础，对于超深隧道，不能通过大规模抽水试验来获得渗透性参数。以水为耦合理论为基础，该文提出了一种超深隧道围岩渗透性预测方法。其主要思想是，首先确定近地表岩体的渗透张量；根据地应力实测资料进行地应力场的量级反演；选择适当的裂隙开度－应力模型，预测不同深度的裂隙开度；在裂隙网络结构不随深度变化这一假定的基础上，计算隧道标高的围岩渗透性。     

内昆铁路沿河谷地段主要工程地质问题与线路方案的地质比选研究

内昆铁路为国家Ⅰ级单线铁路,北起成渝铁路的内江站、南至昆明,其中云南水富至贵州梅花山段为新建段,全长357．643km。新建河谷段不良地质极其发育,主要分布于水富至大关段,影响和控制着线路方案选择的主要工程地质问题有滑坡、岩堆、危岩落石、泥石流、"顺层"等。内昆线在勘察设计中,对河谷（大型）不良地质体及集中发育分布地段线路方案进行了由浅入深、由宏观至局部的方案研究和比选,采取了"裁弯取直"、"内移作隧"、"外移设桥"等不同工程类型的方案比选,方案多采取绕避。对一些难以绕避的,采取对通过该处具体线位的比选,选择有利于稳定的方案,并采取桩、锚索挡墙等工程防治措施;比选累计长度逾50km,在线路方案选择中充分考虑地质因素,仅因地质问题提出的改线地段达20余处,充分体现了地质选线的重要性。内昆线施工开挖揭示及结合竣工工程现状,表明河谷地段线路方案的工程地质比选是合理的,工程措施是有效和可行的。     

渝怀铁路三峡水库库区段回水坍岸预测与处理原则

渝怀铁路鱼嘴至土坎段位于三峡水库库区回水范围内长江河谷与乌江河谷，采用两段法逐段落实坍岸线和坍岸范围，分析了回水对不良地质体与盐溶角砾岩的影响，为保证铁路安全，对于水库坍岸严重、工程处理困难并可能留有隐患的地段采用了隧道绕避，对不太严重的坍岸地段采用了工程处理措施。     

圆梁山隧道毛坝向斜段岩溶水均衡研究

为了对圆梁山隧道毛坝向斜段岩溶水径流强度、水量收支状况有一个概括的了解，以及深入认识隧道通过层位地下水的贮量，需要对岩溶水的补径排条件及收支状况进行均衡分析。根据毛坝向斜的地质环境条件，采用降水资料类比生成岩溶水排泄量的流量过程曲线的手段，较好地实现了缺少足够的水量动态资料情况下的均衡分析。     

刚性植物分布方式对海啸波消减影响实验研究

在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了刚性植物分布方式对海啸波消减的影响。实验中借助孤立波模拟海啸波,分析了矩形、交错、组合三类分布方式下孤立波沿程波高、透射系数以及拖曳力系数的变化情况。结果表明,植物分布密度相等时,孤立波在矩形和组合分布植物模型前的壅高均大于交错分布植物模型。同时,植物分布密度一定时,分布方式将对植物消波产生影响,且植物间横向间距L2比纵向间距L1的影响更大。在雷诺数2000≤Rep≤4000且体积分数小于或等于0.331的条件下,各植物模型的拖曳力系数随植物分布密度的增大而增大。     

南海北部内波活动下的声速剖面重构方法研究

在内波条件下,水声信道稳定性变差,声速剖面的重构具有一定难度。与其他方法相比,经验正交分解法优点在于能用少量参数进行重构,而不需要引入大量的参数。利用南海北部陆坡测量的温度链数据,采用经验正交分解法对声速剖面进行重构。结果表明:在内波剧烈的南海北部海域,通过经验正交分解法重构声速剖面具有可行性,其前3个模态累计贡献率达到96.7%。分析样本的周期覆盖率对重构结果的影响后发现,当样本覆盖完整的海洋潮汐活动周期时,基于EOF分析对本组声速剖面的重构均方根误差小于1.1 m/s,重构声速剖面结果理想;而当采集的样本不能覆盖完整周期时,误差较大。