带丁坝型半封闭矩形海湾中M_2分潮潮波和潮流特性分析

将黄渤海海域概化为矩形海湾,山东半岛概化为垂直于海岸的巨型丁坝,形成一个带丁坝型半封闭矩形海湾。利用DELFT3D-FLOW计算模块在上述海湾中进行了M2分潮数值模拟,对其无潮点和辐射状潮流场的特性进行了分析。研究发现:考虑科氏力影响和巨型丁坝反射作用,坝前形成了明显的无潮点,但在等水深条件下并未形成辐射状潮流场,而叠加上倾斜海底地形后其得以形成;无潮点和辐射状潮流场顶端位置受水深影响明显,随着平均水深的增大,无潮点将向湾口和湾中轴线方向偏移,而辐射状潮流场顶端则向湾口方向偏移。研究结果有助于加深对带丁坝型半封闭矩形海湾中驻潮波系统形成机制和动力特性的理解和认识。     

丁坝浑水水流环境下污染物三维数学模型

为分析丁坝附近的冲淤和水流对污染物扩散的影响,用体积比函数方法建立水沙动力学模型,考虑泥沙对污染物动态吸附解吸作用,建立了污染物三维吸附态和溶解态水质模型。数值计算非淹没丁坝附近三维水沙流动,计算结果与试验结果比较表明,所建立的数学模型能准确地模拟丁坝附近的自由水面和流场。污染物在丁坝附近的扩散模拟显示了丁坝后的回流区减慢了污染物浓度的衰减,丁坝附近水流的湍动使得冲淤条件下污染物悬沙吸附量和溶解态浓度明显增大。     

护底条件下淹没丁坝坝头局部冲刷试验

淹没丁坝是一种典型的航道工程整治建筑物,工程实施中坝头附近局部冲刷防护问题尤为重要。为研究护底条件下的淹没丁坝坝头局部冲刷特性问题,采用正态模型试验方法,重点研究了护底条件下淹没丁坝坝头局部冲刷坑形态、最大深度与护底宽度的变化响应规律,结果表明,护底条件下坝头局部冲刷坑位于护底边缘附近,当护底宽度小于20 m左右时,最大冲刷深度变化较小,但冲刷坑位置有所远离坝体,最大冲刷深度随着护底宽度的变化规律可用指数关系表达。基于量纲分析原理,建立了粉细沙河床护底条件下淹没丁坝局部冲刷最大深度计算公式。     

厦门岛东北部海滩回填重塑研究

在对厦门岛东北部海滩改造条件评价的基础上，选定泥金南部，长尾礁一下保-香山段海滩作为海滩回填重塑靶区，着重对下保-香山段海滩改造在海滩平衡，上下限高程，回填宽度，坡度，回填量及辅助工程措施等方面进行了研究，并提出相应的回填改造参数。     

淹没丁坝群水力计算的试验研究

通过三姓浅滩定床物理模型试验,对淹没丁坝群的有关水力计算及对水位影响进行了试验研究,并提出了一种淹没丁坝群水面线计算的虚糙率方法.该方法简便实用,经实测资料验证,吻合较好.     

海滩养护过程和工程技术

海滩养护是根据设计方案,向海滩大量抛沙,或者同时辅以硬工程,使受蚀海滩增宽和稳足的工程,是抵御海岸侵袭灾害的最佳措施。上世纪末发达国家已普遍开展,我国目前尚属起步,但近年发展迅速。该工程分调查,重建和修补3个阶段,三者相互补充和制约。重建前必须充分调查目标岸段,以为设计养护方案提供依据;重建阶段应注重抛沙位置、沙成分、抛沙量和沙源选择等工序;重建后应进行多年的剖面监测和再抛沙的修补。在那些浪大,沙少和岩礁裸露的侵蚀岸段,应辅以丁坝或岸外潜坝等硬工程加以抵浪,维持所填沙的稳定。     

埃及阿莱曼旅游区海滩养护及硬工程作用

阿莱曼海滩位于埃及尼罗河三角洲西侧,是长约12km的平直沙坝潟湖岸,在强劲的西向常、强浪的作用下,泥沙沿岸向东运移,引起海岸长期强烈蚀退。1998—2009年分3个阶段整治和抛沙养滩,先后建成13条丁坝组成的丁坝群,丁坝效应稳定了8.5km的海滩,3个阶段共向滩肩抛沙116×104 m3,但是水下基岩陡斜地形导致严重沙流失,使海滩不能增宽,丁坝群尾闾效应也导致丁坝群下游3.5km海难侵蚀更加严重,于是先后采取了分段式岸外坝群和岸外连续长潜堤加堤内丁坝格,消除了丁坝群下游岸的侵蚀。结合我国相应案例说明在那些强烈侵蚀和严重沙流失岸段养滩,必须强调丁坝、岸外坝等硬工程的作用。这些构筑物既能消散波能,又能阻拦所抛沙的流失。对于那些水下为基岩陡斜地形的海滩,更应设计一定的硬工程,埃及阿莱曼的连续长潜堤加丁坝格的设计和我国三亚三美湾的连续岸外坝丁坝加人造沙坝的经验都是十分重要的。     

潮汐河口坝田长宽比对泥沙淤积特征影响试验研究

在航道治理工程中,往往通过丁坝群来实现其稳定航槽等目的,而坝田作为缓流区,其与主槽的水沙交换主要取决于横向的紊动交换。基于长江口北槽丁坝群实测资料分析和物理模型水槽试验研究发现不同长宽比坝田内的流态、淤积形态、坝田与相邻河段水沙交换的机理均不同,在长江口北槽丁坝群坝田建成后的淤积初期阶段,长宽比为0.30～0.40的坝田内的平均淤积强度最大。水槽试验研究表明,长宽比为0.50的坝田内淤积的主要部位即为主环流所在位置(坝田外侧),而在副环流位置,则出现微淤或冲刷的趋势;而长宽比为0.33的坝田内的淤积分布相对比较均匀。长宽比为0.33的坝田内淤积速率明显大于长宽比为0.50的坝田,长宽比为0.33的坝田达到冲淤平衡的时间较长。坝田淤积强度与随坝田回流强度、坝田与主槽水沙交换系数的增加而增加。     

淹没丁坝群二维水流数值模拟新方法

为模拟淹没丁坝群平面二维水流运动,提出了淹没丁坝群二维水流数值模拟新方法并建立了数学模型。新方法的主要实施方案:① 将丁坝视为无厚度坝,用网格线概化丁坝;② 采用新的网格节点布置形式,即水深、流速节点布置于网格界面上,水位节点布置于网格中心,有别于一般交错网格节点布置。模型采用基于结构网格下的有限体积法对方程组进行离散,同时将淹没丁坝坝顶水深代入离散方程中进行求解。采用已有的水槽试验资料,进行了初步验证,模拟了长江下游东流水道已建丁坝群工程实施后河道的流场和水位场,结果表明计算和实测符合较好。     

涌潮冲击丁坝的数值计算

鉴于钱塘江涌潮水流复杂多变和带有自由表面的情况,采用VOF方法追踪自由表面,考虑各向异性,用修正的K吨模型封闭Reynolds方程,用施主一受主法求解流体体积函数控制方程,计算了涌潮冲击丁坝时的压力场和自由面状况,并与现场实测值进行了比较,取得了良好的效果,为涌潮的小尺度数值模拟提供了借鉴的经验。