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对Li&Cheng的势流模型在数值方法、床面平衡条件及冲刷床面调整技术做出了3方面的改进。采用边界元法代替差分法求解Laplace方程,前者可以准确地拟合地形与管道边界,因而可以准确反映固壁边界对流态的影响,此外,还具有数据准备简单,降低计算维数,计算速度快等优点。Li&Cheng模型以床面水流切应力等于泥沙起动切应力,τb=τc,作为床面平衡条件,这只适用于清水冲刷。以沿程输沙相同作为平衡剖面条件,理论上,将模型推广到了动床冲刷。此外,为了提高模型的收敛性,提出了最速下降法与牛顿迭代法相结合的床面调整技术。采用实验资料对模型进行了检验,计算的冲刷深度与实验结果符合良好。 相似文献
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为准确把握新鹤海湾的演变特征和水动力条件,采用现场观测和GIS技术对其地形变化、冲淤分布和冲淤量进行探讨,并利用数值模拟分析波浪、潮流和泥沙共同作用对海湾演变的影响。结果表明:海湾演变对连续台风的响应不同,表现为先冲后淤,其中苏拉作用下的冲刷量为台风过境后全年的2倍左右;受东南季风的影响,春夏冲淤幅度较大,海湾冲淤分布为南冲北淤,波高分布不均与涨潮流入湾时的向北偏转是其主要原因;波流共同作用下的底床切应力约为潮流单独作用时的10倍,波浪是导致海湾冲刷的主要因素,常浪下底床切应力小于临界冲刷应力,泥沙不易起动,因此海湾冲刷主要是由极端天气时的大浪所导致的。 相似文献
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河口海岸底部边界层和细颗粒泥沙过程?? 总被引：4，自引：1，他引：3
水动力、细颗粒泥沙过程是淤泥质河口海岸变化的重要物理过程 ;并具有这样的特征 :强密度梯度、高度不稳定和非均匀流、高浓度泥沙、底床与流相互作用、难确定的底床／水界面。淤泥质河口海岸水动力、细颗粒泥沙过程的研究主要起因于：１）海洋科学的基础理论研究 ;２）港口航道的建设、维持（整治、疏浚）、海岸防护工程实践等需要。就淤泥质河口海岸水动力、细颗粒泥沙过程而言 ,水流最重要的部分是底部边界层。为计算河口海岸水流中的底床切应力 ,必需考虑边界层。在淤泥质河口海岸底部边界层内 ,强劲的潮流、波致流可以引起淤泥底床沉积… 相似文献
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苏通长江公路大桥桥区河床抗冲性能试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对交通、水利工程中遇到的实际问题，采用现场原状土取样，并通过封闭管道水力试验，得到原状土起动的临界切应力及冲刷率，并通过公式换算得到原状土的起动流速，这一方法可用来确定物理模型试验中动床模型设计参数，并可为设计部门提供科学依据。 相似文献
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为了探讨潮周期内悬沙质量浓度变化的动力机制,于2010-04和2011-01(正常风况条件下)在长江口门附近海域3个测点(水深8~20m)进行了全潮(1次/h)动力泥沙观测,计算了流剪切应力(τc)、浪剪切应力(τw)、流-浪联合剪切应力(τcw)、底床沉积物临界侵蚀应力(τcr),并进行了悬沙质量浓度变化和动力因子变化的关联分析。结果表明:τc与τcw之比值大于0.81,说明在非风暴天气条件下研究区的水动力以流为主;τc在潮周期内存在1~2个数量级的波动,说明研究区的水流动力主要受到潮流控制;τcw既有大于τcr的时间段(约60%),也有小于τcr的时间段(40%),说明研究区底床和水体之间存在频繁的泥沙交换过程;τcw与悬沙质量浓度之间的统计相关性不显著,说明基于每小时观测的悬沙质量浓度变化主要反映平流作用而不是受局地动力条件变化引起的沉降-再悬浮过程的影响。 相似文献
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在河口海岸工程中,常常会面临岸滩冲蚀、岸线演变、航道淤积、建筑物底部淘刷等涉及泥沙起动和输运的问题,而水流对底床的剪切力是研究泥沙起动与输运的重要参数。本文利用自行设计的底床剪切力测量装置,在不同流速的水流中,分别在固定砂床(定床)和可移动砂床(动床)上进行了底部剪切力的直接测量;同时,根据试验中声学多普勒流速仪(ADV)测得的流速信息,采用湍流动能法对底床剪切力进行了估算。结果显示:当比例系数取值0.19时,估算出的底床剪切力与测量值吻合较好。对测量结果进行分析后发现,流速较小、砂粒未起动时,动、定砂床上的底部剪切力大致相同;在有砂粒起动的情况下,动床上的底部剪切力比定床上的大,相对差值最大约20%。因此当涉及底床剪切力的问题时,需要先确认床面形式,然后再进行分析研究。 相似文献
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强潮环境下悬沙对底部边界层的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
对杭州湾金山深槽附近两个定点站位的大潮期间同步水文、泥沙观测结果进行了粉砂分布区再悬浮效应的分析,提出了根据再悬浮过程反演底床切应力的新方法。研究结果表明,在强潮动力、高悬沙质量浓度环境下,即使无密度成层性,悬沙质量浓度对底部边界层的影响仍然存在,表现为底部切应力的减小。在这一条件下,如仍然采用卡门-普朗特模型(κ=0.4),则估算的底部切应力将大大高于实际的数值。 相似文献
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海底管道掏空与波浪力变化关系试验 总被引：1，自引：0，他引：1
鉴于海底油气管道在海洋能源开发中的特殊意义,前人开展了大量管道安全试验研究,特别注重不同底床、不同波浪条件、不同埋置深度等方面的组合试验,本次试验针对危害管道安全的掏空和悬跨开展了波浪水槽试验,探讨黄河三角洲为主的粉土海床上掏空与管道受力关系,弥补这方面研究的不足,结果表明,海底管道受力变化与掏空过程密切相关。连续试验过程表明,海底管道与海床土、波浪水体之间存在密切关系。海底管道在波浪作用下冲刷掏空经历了3个演变阶段:泥沙起动阶段、水流隧道发育阶段、快速掏空阶段和冲刷平衡阶段。水流隧道伴随的管涌对冲刷掏空起重要作用。伴随冲刷掏空,管道波浪力出现规律性转化,从正向作用逐渐过渡到负向作用,也可以分出4个演化阶段:冲刷初始阶段,管道波浪力以正向为主,管道表现为正向力作用下的振动;隧道发育阶段,管道受到的作用力主要是波峰上举力和波谷下拉力,表现为上下振动;管道悬空阶段,波峰负向作用力和波谷正向力交替出现,管道在波浪作用下表现为前后振动;冲刷平衡阶段,管道主要在负向作用力下振动。 相似文献
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现代黄河三角洲潮滩原状沉积物冲刷试验 总被引：5，自引：0，他引：5
在海岸防护工程决策中,沉积物的抗冲能力成为需要考虑的重要因素之一。以2004年4月在黄河三角洲北部海岸高潮滩取得的一个30 m沉积物柱状样为例,在测定沉积物的结构、颗粒组成、密度、含水率等基础上,进行了分层沉积物的冲刷试验。结果表明,沉积物临界起动切应力与含水率、中值粒径成一定的负相关关系,与粘土含量呈显著正相关关系,同一类型沉积物的临界起动切应力与密度成一定的正相关关系。同时,近表层沉积物抗冲性最差,9.1~13.5 m深度存在抗冲性较强的沉积层。沉积物的颗粒组成、结构、密度、含水率等决定了冲刷率与剪应力的变化关系。 相似文献
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长江口沙波分布区桥墩局部冲刷深度计算公式的改进 总被引：1，自引：0，他引：1
利用多波束水深仪、浅地层剖面仪和多普勒流速仪对长江口苏通大桥南、北主墩区域现场测量,结果显示主墩周围最大冲刷深度为8.3 m和19.6 m。建墩前后河床形态变化显著,建墩后桥墩所在床面由平床改变为典型不对称沙波发育,平均波长为30.8 m和23.1 m,平均波高为4.2 m和9.4 m,陡坡朝向下游。基于实测水文条件和地形资料,以沙波起动流速和落急最大流速分别取代单向流作用下"平床"假定的桥墩局部冲刷计算公式中单颗粒泥沙的起动流速和墩前流速,获得河口涨落潮双向流作用下沙波底床桥墩局部冲刷计算公式。且该公式计算的苏通大桥南、北主墩局部冲刷深度为9.5 m和22.1 m,非常接近实测值。 相似文献
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利用多波束水深仪、浅地层剖面仪和多普勒流速仪对长江口苏通大桥南、北主墩区域现场测量,结果显示主墩周围最大冲刷深度为8.3m和19.6m.建墩前后河床形态变化显著,建墩后桥墩所在床面由平床改变为典型不对称沙波发育,平均波长为30.8m和23.1m,平均波高为4.2m和9.4m,陡坡朝向下游.基于实测水文条件和地形资料,以沙波起动流速和落急最大流速分别取代单向流作用下“平床”假定的桥墩局部冲刷计算公式中单颗粒泥沙的起动流速和墩前流速,获得河口涨落潮双向流作用下沙波底床桥墩局部冲刷计算公式.且该公式计算的苏通大桥南、北主墩局部冲刷深度为9.5m和22.1m,非常接近实测值. 相似文献
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海岸盐沼冠层水流平均流速分布的实验研究 总被引：8，自引：0，他引：8
利用室内水槽测量海岸盐沼植物冠层水流平均流速分布，对a)不同属种,b)同属种不同观测位置和流速；c)同属种不同高度;d)同属种不同密度的海岸盐沼植物冠层湍流结构作了分析，产探讨了冠层植物本身及其水流结构对粘性泥沙运动的可能影响；实验结果揭示了冠层上，下水流的复杂性；1）明显的三层结构，即冠层底部，过渡层，冠层上部水体层；2）由于植物的柔弹性，冠层顶部与上层水体相互作用可能产生界面波，导致一个次级流速最大值，在冠层内出现流速反转梯度；3）冠层顶部以上的水体水流切变流速u,（切应力τb)大于冠层内的ux(切应力τb)，冠层内（底部）水流切变流速（切应力τb)的减小有利于粘性泥沙的沉积；4）植物冠层影响湍流强度和扩散。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2015,(5)
冬季河流封冻后,水体表面出现固体冰盖,使得过水断面的湿周增大,水力半径减小,从而导致了水流结构和紊动水体对河底附加切应力的改变。进行冰盖下水流纵向紊动特性试验研究对进一步探讨冰盖下的紊流冲刷具有一定的指导意义。本文借助室内模拟试验,对不同流速、水深、冰盖糙率等条件下的冰盖下水流垂线流速及紊动强度进行了观测与分析,得出了以下结论:在水流条件基本一致的情况下,冰盖下水流纵向紊动强度比明流大;且随冰盖糙率的增大,冰盖下水流的纵向紊动强度逐渐增大。 相似文献
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基于Flow-3D软件,建立抗拖网海床基沙土基床冲刷的三维数学模型,控制水流流速和泥沙粒径,对不同条件下抗拖网海床基周围沙土基床的冲刷进行数值模拟,并分析了抗拖网海床基最大冲刷深度随这两种因素改变的趋势。结果表明,抗拖网海床基沙土基床冲刷坑深度随海流流速增大而增加,在设定其他条件不改变的情况下,冲刷坑的加深速度随着流速增大会逐渐减缓,最终达到冲淤平衡。同时,由于海底环境复杂多变,导致模型与实际情况有一定的差异,还需在后续的研究中进一步进行优化。 相似文献
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