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极端天气条件下,波浪引起的高含沙水体会引起航道骤淤,增大航道回淤量。以"马勒卡"台风期间现场水文资料为基础,建立了波流共同作用下的长江口三维潮流泥沙数学模型,研究北槽航道骤淤问题。数学模型验证了"马勒卡"台风期间的北槽水沙过程,相似性较好,通过分离波浪,探讨了潮流与波流共同作用下的含沙量及航道淤积分布差异,研究了台风浪对航道骤淤的影响。研究表明,台风浪对-15 m等深线以浅水域含沙量影响较大,北槽含沙量自上游至口外逐渐增大,改变了常态天气北槽"中间高、两头低"的含沙量分布趋势。台风浪对北槽口内航道回淤分布影响较小,北槽口外航道淤积量剧增,即航道骤淤主要发生在北槽口外。 相似文献
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2018年10月24日港珠澳大桥正式通车,这是世界上最长的跨海大桥和最大规模的桥岛隧集群工程,也是中国交通史上技术最复杂、建设要求及标准最高的工程之一,被英国《卫报》誉为“新世界七大奇迹”。大桥跨越珠江口的伶仃洋水域,东接香港,西接珠海、澳门,全长55 km。大桥上游有广州港、深圳港和中山港等珠三角重要港口,与大桥交汇的重要航道有广州港出海航道、深圳港西部港区公共航道等大型深水航道以及青州水道、九洲港航道等重要航道,是中国沿海航线最密集、船舶密度最大的通航水域之一。伶仃洋河口湾呈“四口入海”和“三滩两槽”的地貌格局,潮汐和径流交互作用,水沙运动环境复杂。大桥在规划设计阶段曾面临桥位选址、主通航区设置、人工岛平面优化、桥孔合理跨距等一系列问题,工程建设期间同样面临着复杂水沙环境带来的施工难题。因此,在顺应滩槽演变趋势和减小水沙环境影响的前提下实现“桥梁与海湾和谐共处”的关键技术研究尤为重要。
南京水利科学研究院团队在珠江口地区开展了50多年相关科研工作,对伶仃洋的水沙环境和动力地貌特征有深入的认知,积累了丰富的工作经验和基础资料。在港珠澳大桥工可研阶段,研究团队开展了海床演变分析、海洋水文计算、水沙数值模拟、动床物模试验和试挖槽现场观测等多方面的研究,论述了伶仃洋的自然环境特点、总体动力架构、水沙运动特征及其相互作用关系,归纳出工程海域滩槽演变的基本特征,提供了工程所需的海洋水文设计参数,论证了大桥通航条件与相互影响关系,进行了桥隧人工岛平面形态优化,提出了桥、岛基础防护措施。在大桥主体的岛隧工程开工以来,研究团队开展了人工岛越浪控制措施、岛隧工程施工期水文分析及水动力仿真模型、东人工岛岛隧结合部沉放区掩护方案数模试验、沉管隧道E15-E33管节基槽局部突淤分析与预报、极端天气条件下西人工岛波浪要素计算及岛桥结合部局部整体模型试验等专题研究,为人工岛结构安全、沉管安放、钢圆筒施工、岛头掩护体设计等提供了重要技术支撑,解决了E15及后续管节安装期间基槽出现的泥沙异常淤积难题。
值此中华人民共和国成立70周年、港珠澳大桥通车一周年之际,本刊刊登了研究团队关于港珠澳大桥科研成果方面的论文16篇,包括伶仃洋水沙环境模拟、岛隧桥梁基础设计、考虑极端天气时港珠澳大桥人工岛设计波浪要素研究、水动力数值模拟、针对施工期间基槽异常回淤与东西人工岛结构稳定的分析与数值模拟等。伶仃洋复杂的水沙环境为港珠澳大桥的规划、设计和施工增加了一定难度,正是基于对伶仃洋复杂环境的深刻认识和尊崇自然规律才促成了港珠澳大桥宏伟蓝图的构想和最终实现。 相似文献
南京水利科学研究院团队在珠江口地区开展了50多年相关科研工作,对伶仃洋的水沙环境和动力地貌特征有深入的认知,积累了丰富的工作经验和基础资料。在港珠澳大桥工可研阶段,研究团队开展了海床演变分析、海洋水文计算、水沙数值模拟、动床物模试验和试挖槽现场观测等多方面的研究,论述了伶仃洋的自然环境特点、总体动力架构、水沙运动特征及其相互作用关系,归纳出工程海域滩槽演变的基本特征,提供了工程所需的海洋水文设计参数,论证了大桥通航条件与相互影响关系,进行了桥隧人工岛平面形态优化,提出了桥、岛基础防护措施。在大桥主体的岛隧工程开工以来,研究团队开展了人工岛越浪控制措施、岛隧工程施工期水文分析及水动力仿真模型、东人工岛岛隧结合部沉放区掩护方案数模试验、沉管隧道E15-E33管节基槽局部突淤分析与预报、极端天气条件下西人工岛波浪要素计算及岛桥结合部局部整体模型试验等专题研究,为人工岛结构安全、沉管安放、钢圆筒施工、岛头掩护体设计等提供了重要技术支撑,解决了E15及后续管节安装期间基槽出现的泥沙异常淤积难题。
值此中华人民共和国成立70周年、港珠澳大桥通车一周年之际,本刊刊登了研究团队关于港珠澳大桥科研成果方面的论文16篇,包括伶仃洋水沙环境模拟、岛隧桥梁基础设计、考虑极端天气时港珠澳大桥人工岛设计波浪要素研究、水动力数值模拟、针对施工期间基槽异常回淤与东西人工岛结构稳定的分析与数值模拟等。伶仃洋复杂的水沙环境为港珠澳大桥的规划、设计和施工增加了一定难度,正是基于对伶仃洋复杂环境的深刻认识和尊崇自然规律才促成了港珠澳大桥宏伟蓝图的构想和最终实现。 相似文献
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伶仃洋内建有华南最大的两个主枢纽港及相连的深水航道,长期保持"三滩两槽"稳定格局是广州港选择西槽开发深水航道并取得成功的关键基础。2008年以后,由于在中滩上人工采砂,现已形成了容积达7×108m3的巨型采砂坑,直接影响了伶仃洋的滩槽演变。采用现场调查和数值模拟等方法,分析了采砂活动过程中对周围水体及地形的影响,指出采砂区域水体含沙量为1.5~2.8kg/m3,最大可达5kg/m3以上,远大于采砂前0.2kg/m3,可引起附近海床淤积,对港珠澳大桥桥区的海床稳定也会产生影响。同时,采砂坑形成后潮位、潮流、潮量出现较大改变的区域主要在采砂坑及其附近水域,表现为潮位下降（小于1cm）,潮流减小,采砂坑内以泥沙回淤为主（33cm/a）,坑周围海床呈侵蚀冲刷状态,南侧冲刷较大。此外,现状条件下采砂坑以回淤为主,回淤时间预计20年,但在2#、3#采砂坑或2#、4#采砂坑连通等不利状况下,有可能形成新的潮流通道,改变现有"三滩二槽"的格局,对目前已有航道维护和港口生产造成不利影响。 相似文献
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为研究淤泥质河口的水沙运动规律,建立了用于模拟淤泥质河口水沙运动的二维数学模型。该模型采用基于无结构三角网格下的有限体积法对方程组进行离散,结合Roe-MUSCL方法及时间方向的预测-校正格式,使模型在时空方向具有二阶计算精度。模型中分别采用不同方法计算粘性和非粘性泥沙的输移源项,并引入粘性泥沙的起动流速和冲刷率计算公式。采用已有的概化水槽试验数据对模型进行了初步验证。然后模拟了1995年10月小潮及大潮期间海河口的潮流运动与泥沙输移过程,计算得到的潮位、潮流速及含沙量过程与实测过程符合较好,结果表明模型能够用来模拟淤泥质河口粘性和非粘性泥沙的不平衡输移过程。同时还比较了泥沙输移源项的不同处理方式对计算结果的影响,计算表明在淤泥质河口水沙运动数学模型中必须同时考虑粘性和非粘性泥沙的输移。 相似文献
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利用长系列的水文泥沙、水下地形和遥感影像等数据,通过数字地形高程模型和水动力数学模型等方法,探讨了伶仃洋茅洲河口的动力地貌演变过程及主要原因。结果表明:伶仃洋中滩海区近年冲刷态势明显,拦江沙与矾石浅滩呈现逐渐分离并有发育形成"新中槽"的演变趋势;茅洲河口门深槽的形成发育以落潮流动力作用为主,交椅湾深槽具有涨潮沟的性质,交椅沙形成发育对于稳定周边海区滩槽格局具有重要作用;大规模围涂造地和海床采砂等人类开发活动显著改变了伶仃洋的地形边界条件,进而影响河口水沙输移和滩槽格局,亟需加强监控。 相似文献
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钱塘江河口为强涌潮、高含沙量、河床冲淤剧烈的河口,其盐度输移时空变化受河床冲淤的反馈影响十分显著。建立了考虑河床冲淤变化的一维盐度动床数学模型,耦合求解水沙运动、河床冲淤及盐度输移过程,数值计算方法采用守恒性较好的有限体积法。验证结果表明:河床冲淤对氯度的影响非常显著,动床模型的结果与实测基本吻合,在长历时盐度预报中采用动床模型是必要的。应用该模型分析了钱塘江河口咸水入侵对上游建库、治江缩窄工程等人类活动的响应,探讨了杭州城市供水水源保证率。结果表明,新安江水库、河口治理缩窄工程对改善河口淡水资源利用、保障杭州市供水安全显著;供水保证率要达95%以上,需采取上游水库泄水调度和新建备用水库等措施。 相似文献
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建立了基于库区不规则断面的一维非恒定异重流数学模型,并采用明流与异重流水沙输移模型交替运算的两步模式,即用潜入条件动态判别异重流计算的上游边界位置,将潜入点上游的明流浑水段与下游异重流段计算连接起来。水流运动、泥沙输移与河床变形过程完全耦合,采用TVD(Total Variation Diminishing)形式的MUSCL-Hancock格式进行数值求解。将该模型应用于恒定流量与释放定量悬沙两种条件下的异重流水槽实验模拟,比较了有无水面梯度项对模拟精度的影响,计算结果表明该模型能较为准确地预测异重流的厚度、含沙量分布及传播过程。 相似文献
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为更加准确地模拟重金属随泥沙迁移的过程,避免传统模型在描述重金属的吸附解吸时只能片面地考虑简单物理过程的不足,在水沙输移模拟的基础上,同时考虑了重金属随泥沙迁移的物理和化学过程,建立了完整的水动力-泥沙-重金属迁移数学模型。模型利用泥沙颗粒表面复杂形貌与电荷的关系来修正表面络合模型并以此分析了水体中的重金属与泥沙颗粒表面基团间的化学成键作用,同时根据化学反应的不同条件,并结合床面冲淤,将床面泥沙分为有氧层和无氧层分别考虑重金属的沉积与再释放。模型模拟了水槽试验中重金属Ni随泥沙迁移的情况,计算结果与实测数据的对比表明了建立的模型可以合理地反映重金属随泥沙的迁移过程。 相似文献
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为更加准确地模拟重金属随泥沙迁移的过程,避免传统模型在描述重金属的吸附解吸时只能片面地考虑简单物理过程的不足,在水沙输移模拟的基础上,同时考虑了重金属随泥沙迁移的物理和化学过程,建立了完整的水动力-泥沙-重金属迁移数学模型。模型利用泥沙颗粒表面复杂形貌与电荷的关系来修正表面络合模型并以此分析了水体中的重金属与泥沙颗粒表面基团间的化学成键作用,同时根据化学反应的不同条件,并结合床面冲淤,将床面泥沙分为有氧层和无氧层分别考虑重金属的沉积与再释放。模型模拟了水槽试验中重金属Ni随泥沙迁移的情况,计算结果与实测数据的对比表明了建立的模型可以合理地反映重金属随泥沙的迁移过程。 相似文献
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甬江沉管隧道位于甬江下游河湾处的软土地基上,地基承载力较低,使隧道发生了较大的沉降。此外,甬江严重的淤积及每天2.67 m的潮差对隧道的沉降产生了显著的影响。依据甬江沉管隧道运营期间16 a的沉降监测数据,结合地层条件、潮汐和清淤资料,对该条沉管隧道的长期沉降进行了分析,并提出了基于流-固耦合理论的有限元方法计算沉管隧道的长期沉降,计算结果与监测结果具有较好的一致性。此外,采用上述计算方法分析了影响沉管隧道沉降的3个主要因素（即地层条件、基槽淤积和回淤与清淤）对隧道运营期沉降的影响。分析表明,地层条件是影响沉管隧道沉降的主要因素,软土地基隧道沉降远大于其他地基。潮汐作用会使隧道沉降发生周期性变化,该变化约占隧道运营期沉降的4%～10%。淤积对隧道长期沉降影响显著,但定期清淤只能短时间减小隧道的沉降,使隧道沉降产生周期性变化。上述结论均可为相关工程提供参考。 相似文献
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通过不同时期实测地形资料,对比分析射阳港拦门沙航道一期整治工程建设后航道的回淤分布特征;利用实测水文泥沙资料和潮流数学模型计算分析射阳河口拦门沙航道开挖后的水流、含沙量特征;探讨了射阳港拦门沙航道淤积的泥沙来源和淤积成因。研究表明:航道开挖后沿程普遍淤积,尤其是口门及堤根区段航道淤积严重。导致航道淤积的主要原因为:有掩护航道内涨潮流速大、落潮流速小,口门外高含沙量水体进入航道后泥沙很难被带出航道,导致航道内普遍淤积;口门内2 km范围内回淤较大是由于越堤流输沙和口门内侧涨潮期间存在明显回流;导堤根部航道段回淤较大是由于射阳河与黄沙港河汇流后河道放宽,落潮期间出河口的水体挟沙力突然降低。 相似文献
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港珠澳跨海通道由东、西人工岛实现桥隧过渡,海中隧道采用沉管法,沉管段总长5 664 m,从西人工岛开始布置E1—E33管节,标准管节长180 m,宽37.95m,高11.4 m,重约8万t。岛隧结合区受到人工岛挑流和基槽开挖水深突变的影响,水流结构复杂,沉管沉放时也会引起水流变化。沉管安全沉放和精准对接安装需掌握受到的水流力大小。利用宽水槽几何比尺为100的正态模型,开展岛隧结合区水流分布和沉管沉放过程水流力试验研究。结果表明:岛头无掩护措施时,岛壁挑流影响到E1管节中部附近,表、底层流速大于中层;E1管节沉放过程中纵向水流力最大可达4 601 kN,E2管节纵向水流力平均5 149 kN;掩护E1管节后,E1管节处流速大幅减小,E2管节中部受掩护体挑流影响最大,流速最大增加40%,中层流速大于表、底层;E2管节纵向水流力平均5 240 kN。当沉管完全入水后,基槽内流速较小,沉放过程中受到的水流力逐渐减小。岛隧结合区水流垂线分布并不是指数分布,受到岛头壁挑流的影响沿管节长度方向流速分布也不均匀,管段浮运水流力公式并不适用计算沉管沉放过程受到水流力的大小。 相似文献
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渤海湾曹妃甸老龙沟海区属于典型的离岸沙坝-潟湖海岸体系,口门处发育有拦门沙。采用实测资料分析和二维波流泥沙数学模型计算研究了拦门沙成因及其开挖后的回淤情况。研究表明,涨落潮流路不一致、落潮流扩散是老龙沟拦门沙形成的主要原因。针对该海区波浪、潮流、泥沙及海床演变特点,进行了2006年、2007年大小潮潮流泥沙的验证及2008年8~12月试挖槽回淤的验证,在此基础上,预测了拦门沙航道正常情况下的泥沙回淤和大风天骤淤。试挖槽监测资料分析及数学模型计算表明,风浪掀沙是影响老龙沟拦门沙回淤的重要因素。 相似文献
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中国东部海域泥质沉积区现代沉积速率及其物源控制效应初探 总被引：13，自引：0，他引：13
中国东部陆架(渤、黄、东海)是欧亚大陆和太平洋之间的一个重要物质交换通道,其周边的河流每年向海输入了大量的细颗粒沉积物。这些物质在海洋动力(潮流、波浪、环流等)的作用下形成了多个泥质沉积区(带)。过去的数十年间,国内外学者对东部陆架海沉积物扩散和沉积动力机制进行了深入的研究,但是,目前对陆架泥质沉积的形成机制以及沉积物收支情况还存在争议。本文利用整理的现代沉积速率资料,从物源控制的角度出发,研究了各泥质沉积区10～100a尺度的沉积速率和沉积通量的分布规律,并与全新世泥质沉积记录进行对比,指出物源是控制这些泥质沉积形成的主要因素。河流携带入海物质是这些泥质沉积的主要"源",而这些泥质区是典型的"汇"。小型河流河口沉积过程和物质贡献需引起重视。定量化物源分析需结合物源供应等方面的资料,在遵守沉积物收支平衡的前提下进行。 相似文献
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潮流界变动段的边滩与浅滩演变关联性强，同时受径潮流水动力、供沙来源及人类活动等多重影响，是航道治理与疏浚维护的重点河段。通过对三益桥河段1976—2017年期间河床冲淤、汊道分流比、三益桥边滩及浅滩演变过程的分析，明确三益桥边滩及浅滩演变的驱动机制。2012年以来三益桥边滩12.5 m水深以浅滩体体积为增大态势，大水年份边滩以淤积为主，设计航槽及深槽以冲刷为主，中水年份边滩淤积厚度小于深槽。上游五峰山弯道河势稳定，具有阻隔上游和畅洲河段河势、汊道分流比调整等传递作用，三益桥边滩淤涨（长）与上游和畅洲河段河势及汊道分流比调整的关系不显著，主要与流域来流流量大小及过程、上游河道冲刷供沙等相关。洪季三益桥上浅区碍航程度大于枯季，汛前中水流量（大通水文站流量介于26 000~34 000 m3/s之间）持续天数长的年份碍航程度大于大洪水年份同时期；因此，流量过程决定边滩与浅滩的冲淤分布，中水流量持续时间长短及供沙量大小决定三益桥边滩淤积量及浅滩碍航淤积量。 相似文献
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潮流界变动段的边滩与浅滩演变关联性强，同时受径潮流水动力、供沙来源及人类活动等多重影响，是航道治理与疏浚维护的重点河段。通过对三益桥河段1976—2017年期间河床冲淤、汊道分流比、三益桥边滩及浅滩演变过程的分析，明确三益桥边滩及浅滩演变的驱动机制。2012年以来三益桥边滩12.5 m水深以浅滩体体积为增大态势，大水年份边滩以淤积为主，设计航槽及深槽以冲刷为主，中水年份边滩淤积厚度小于深槽。上游五峰山弯道河势稳定，具有阻隔上游和畅洲河段河势、汊道分流比调整等传递作用，三益桥边滩淤涨（长）与上游和畅洲河段河势及汊道分流比调整的关系不显著，主要与流域来流流量大小及过程、上游河道冲刷供沙等相关。洪季三益桥上浅区碍航程度大于枯季，汛前中水流量（大通水文站流量介于26 000~34 000 m3/s之间）持续天数长的年份碍航程度大于大洪水年份同时期；因此，流量过程决定边滩与浅滩的冲淤分布，中水流量持续时间长短及供沙量大小决定三益桥边滩淤积量及浅滩碍航淤积量。 相似文献