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《浙江大学》 2006年
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河口冲刷的理论与数值模拟

黄赛花  
【摘要】:河口区人类活动比较复杂,港口、桥梁、堤防和过江(海)隧道等水上或水下结构物众多,这些建筑物一旦被毁坏,对社会、经济影响极大,而河口冲刷则是导致建筑物毁坏的最重要因子之一。研究河口冲刷以便为工程安全设计提供科学依据,就具有十分重要的现实意义。本文采用理论与数值模拟两种方法深入探讨河口冲刷问题。 河口冲刷本质上是泥沙起动问题。论文基于因次分析法和前人交叉石英丝试验成果,建立起一个因次和谐的、适合非均匀沙任一粒级的粘性力表达式。将起动概率视为推移力矩与上举力矩之和大于重力矩和粘性力矩之和的概率,对作用力臂作统计处理后,从作用流速遵循正态分布出发,首次导出粘性沙和无粘性沙统一的非均匀沙起动概率公式。该式表明起动概率是水流强度的函数,而非均匀沙水流强度,跟颗粒的相对粒径、几何方差、干密度等因素有关。基于以上分析,最后推导出非均匀沙的起动摩阻流速公式。 根据粘性非均匀沙起动概率公式和起动切应力公式,分别建立起流量泛函形式的可预测极端水流条件下河床最大冲刷深度的计算公式。针对极端水流条件时河床断面形态未知问题,从理论上探讨了各点均处于临界起动动态平衡状态的断面曲线微分方程。根据最大冲刷计算的泛函公式预测了钱塘江河口研究河段极端洪水作用的最大冲刷深度,并讨论了断面最大冲刷深度可能出现的位置。结果表明水流条件是影响河床冲刷深度的关键因子,河岸水深对河床冲刷深度的影响相对较小;床沙非均匀性对河床冲刷深度有一定影响,泥沙非均匀程度越大,则较粗颗粒的暴露度大,同样水流作用下的冲刷水深也越大。 采用定床数学模型模拟了钱塘江河口洪水作用下的潮流场,并就潮流场对多桥的复杂响应进行数值试验。结果显示,极端洪水期间河口段流场主要受落潮流控制,涨潮流对其影响甚微;多桥对河口潮流场存在联合作用,桥墩阻水作用引起桥上游进潮量减小在多桥时甚为可观;桥梁对潮位的影响相互叠加,与无桥情形相比,在所有桥的上游或下游,潮位差变大,而多桥范围内,潮位差变小。 建立了适合大幅度冲淤河口的二维动床洪水数学模型。分别用动床和定床模型对钱塘江河口1995年和1997年洪水位作了模拟,定床模型预报洪水水位会产生高达0.94m的误差,而动床模型预报精度极高,最大误差不超过0.15m。动床模型为洪水位的精确预报提供了一种可行的计算方法。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TV14

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 夏珊珊;沿海平原水资源优化配置与河网水沙输移计算[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 房殿荣;黄河下游堤防溃口土体的冲刷性能[D];郑州大学;2010年
2 桂玉婷;城市滨水桥域空间研究[D];华中科技大学;2008年
3 张翀超;粘性非均匀沙的起动与冲刷研究[D];浙江大学;2010年
4 孟芳芳;成品油管道携水特性实验研究[D];中国石油大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周宜林;淹没丁坝附近三维水流运动大涡数值模拟[J];长江科学院院报;2001年05期
2 金中武,范北林;穿黄工程河段冲刷问题研究综述[J];长江科学院院报;2002年S1期
3 刘沛清,冬俊瑞,余常昭;挑射水流对岩基河床冲刷的探讨[J];长江科学院院报;1994年04期
4 韩其为,何明民;非均匀沙起动机理及起动流速[J];长江科学院院报;1996年03期
5 蒋昌波,吕昕,杨宜章;丁坝绕流的二维大涡数值模拟[J];长沙交通学院学报;1999年03期
6 王军;丁坝局部冲深计算的理论探讨[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1999年04期
7 孙志林;瓯江河口推移质的造床作用[J];杭州大学学报(自然科学版);1992年04期
8 孙志林,孙志锋;粗化过程中的推移质输沙率[J];浙江大学学报(理学版);2000年04期
9 唐宏涛,吴伟;河流弯道水流特点与冲刷深度探讨[J];浙江水利科技;2004年01期
10 何文社,雷孝章,刘兴年,曹叔尤;等效粒径与非均匀沙起动条件研究[J];力学与实践;2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 何文社;非均匀沙运动特性研究[D];四川大学;2002年
2 魏林宏;时空尺度对洪水模拟的影响研究[D];河海大学;2004年
3 周杰;河口粘性泥沙输运数值模拟[D];河海大学;2005年
4 李孟国;海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用[D];青岛海洋大学;2002年
5 梁丙臣;海岸、河口区波—流联合作用下三维悬沙数值模拟及其在黄河三角洲的应用[D];中国海洋大学;2005年
6 孔令双;河口、海岸波浪、潮流、泥沙数值模拟[D];青岛海洋大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 曾剑;钱塘江河口建桥对涌潮的影响分析[D];浙江大学;2004年
2 李磊岩;海底管线管跨段动力响应分析及其实验研究[D];中国海洋大学;2004年
3 朱文谨;海岸粘性泥沙输运过程计算分析[D];河海大学;2006年
4 夏令;波浪作用下的泥沙起动及海底管线周围局部冲刷[D];浙江大学;2006年
5 韩海骞;潮流作用下桥墩局部冲刷研究[D];浙江大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨宗国;;浅谈引黄灌区水沙分布规律及泥沙处理对策[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年11期
2 杨丽娟;;信息熵在农业科技研究中的应用[J];安徽农业科学;2009年35期
3 蒋智勇,程和琴,陈吉余,周天瑜;长江口南槽底沙再悬浮对重金属吸附的影响[J];安全与环境学报;2003年03期
4 王华;王冼民;刘洋;;滨江水体底质污染分层释放规律研究及应用[J];北京工业大学学报;2010年03期
5 俞淞;雒文生;李莉红;;考虑预报误差的枫树坝水库实时调度[J];北京师范大学学报(自然科学版);2009年Z1期
6 陈廷方;崔鹏;;西昌-攀枝花高速公路路堤土壤侵蚀实验研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年04期
7 邓明枫;陈宁生;邓虎;胡桂胜;;堰塞坝漫顶溃决过程与机理试验研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2011年03期
8 苏蔚潇;张朝晖;王守强;;双台河口自然保护区滨海湿地的维管束植物区系特征[J];城市环境与城市生态;2012年02期
9 陆培东,徐敏,张金善,雷智益;Effect of the Twin Jetties as A Regulating Structure at the Tao-er Estuary[J];China Ocean Engineering;2002年02期
10 蒋治国;;浅析埋石混凝土的施工技术[J];中国城市经济;2010年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 尤爱菊;史英标;李若华;;强潮河口主要水环境问题及保护研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
2 毛宁;王珩;;粘土起动机理与试验模拟相似性[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年
3 李孟国;曹祖德;;粉沙质海岸的泥沙问题研究[A];中国海洋学会2007年学术年会论文集(下册)[C];2007年
4 陆永军;左利钦;王红川;李浩麟;;风浪作用下河口航道骤淤的模拟[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
5 邓绍云;;丁坝坝头局部冲刷研究综述[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
6 窦希萍;;我国河口泥沙研究进展[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
7 章卫胜;张金善;孙林云;;京唐港挡沙堤堤头横流整治工程措施研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
8 冯曦;周晶晶;金鹰;;黄河口细颗粒泥沙基本特性实验研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
9 刘极莉;王佐强;刘楚;;海底管道冲刷及自由悬跨处理方法评估[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
10 毛宁;王珩;;粘土起动机理与试验模拟相似性探讨[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于宁;我国核电站近岸海域环境功能区若干问题研究[D];中国海洋大学;2010年
2 刘伟峰;海洋溢油污染生态损害评估研究[D];中国海洋大学;2010年
3 张敬;海岸、河口区三维近岸环流与物质输运数值研究[D];中国海洋大学;2010年
4 韩艳;海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D];中国海洋大学;2010年
5 卞晓东;鱼卵、仔稚鱼形态生态学基础研究[D];中国海洋大学;2010年
6 刘高峰;长江口水沙运动及三维泥沙模型研究[D];华东师范大学;2011年
7 曾剑;基于数据挖掘的钱塘江河口水沙运动规律研究[D];浙江大学;2011年
8 李学海;深厚覆盖层河床截流若干关键技术问题研究[D];武汉大学;2010年
9 赖俊翔;长江口及邻近海域浮游植物色素与富营养化研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
10 辛欣;DNAPLs污染含水层多相流模拟模型的替代模型研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭伟;弯曲河段船闸引航道通航水流条件及改善措施研究[D];长沙理工大学;2010年
2 王慧;丁坝坝头对通航水流条件的影响距离[D];长沙理工大学;2010年
3 东野大鸣;海油陆采平台冲刷防护及断面稳定性试验研究[D];中国海洋大学;2010年
4 李建红;基于价值工程的恒温混水阀研发及国产化[D];华南理工大学;2010年
5 刘艳伟;支持向量机方法在感潮河段洪峰水位预报中的应用[D];浙江大学;2010年
6 骆红旭;水库防洪预报与调度模型研究及系统实现[D];电子科技大学;2010年
7 陈博文;海底悬跨管道动力特性和动力响应分析[D];沈阳建筑大学;2011年
8 徐卫东;群潜坝对河道糙率影响的数值模拟研究[D];太原理工大学;2011年
9 于炜;渤海表层悬浮物分布变异规律的研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
10 伊燕平;地下水数值模拟模型的替代模型研究[D];吉林大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周宜林;淹没丁坝附近三维水流运动大涡数值模拟[J];长江科学院院报;2001年05期
2 P.J. Visser,朱勇辉;无粘性土堤的溃堤模型[J];长江科学院院报;2003年03期
3 王维平,杨金忠,何庆海,范明元;区域水资源优化配置模型研究[J];长江科学院院报;2004年05期
4 吴国雄,孙家驷;论互通式立交美学(Ⅰ)──立交美学的特点法则和内容[J];重庆交通学院学报;1998年03期
5 陶琼;朱大明;;三维GIS的发展趋势与建模分析[J];地矿测绘;2008年04期
6 刘德平;;溃堤洪水及冲刷坑分析计算方法综述[J];电力勘测设计;2006年02期
7 周超民;;桥梁景观设计探析[J];房材与应用(材料·结构);2006年01期
8 解家毕;孙东亚;;水库大坝溃决模拟方法研究进展[J];中国防汛抗旱;2007年S1期
9 韩其为,何明民;细颗粒泥沙成团起动及其流速的研究[J];湖泊科学;1997年04期
10 吴铁军,郭烈锦,刘文红,张西民;水平管内油水两相流流型及其转换规律研究[J];工程热物理学报;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 侯斌;刘晓平;刘洋;王能贝;潘宣何;;堤坝溃口周界近壁区紊动强度试验研究[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 徐小明;大型河网水力水质数值模拟方法[D];河海大学;2001年
2 黄才安;冲积河流水流泥沙运动基本规律的研究[D];河海大学;2004年
3 洪大林;粘性原状土冲刷特性研究[D];河海大学;2005年
4 张秀勇;黄河下游堤防破坏机理与安全评价方法的研究[D];河海大学;2005年
5 邢万波;堤防工程风险分析理论和实践研究[D];河海大学;2006年
6 施勇;长江中下游水沙输运及其调控数学模型研究[D];河海大学;2006年
7 梁艳;桥梁造型质量评价[D];同济大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 车德福;GIS中数字高程模型的建立与应用研究[D];广西大学;2004年
2 王强;GIS在河道冲淤及河床演变分析中的应用[D];武汉大学;2004年
3 权毓舒;三维点云数据的预处理研究[D];西北工业大学;2005年
4 韩海骞;潮流作用下桥墩局部冲刷研究[D];浙江大学;2006年
5 夏双喜;河流型水库一维水沙数学模型研究及应用[D];西安理工大学;2008年
6 郭国和;川藏公路南线泥石流堵塞坝溃决机理与洪水特征研究[D];重庆交通大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄恩晶;基于行为学的寒地城市内河空间规划研究[D];东北林业大学;2011年
2 张艳杰;西黑岱流域坝地水土资源高效利用研究[D];内蒙古农业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王书功,康尔泗,李新;分布式水文模型的进展及展望[J];冰川冻土;2004年01期
2 刘晓阳,毛节泰,李纪人,朱元竞;雷达估测降水模拟史灌河流域径流[J];北京大学学报(自然科学版);2002年03期
3 ;Mathematical Models for Combined Refraction-Diffraction of Waves on Non-Uniform Current and Depth[J];China Ocean Engineering;1996年04期
4 ;Numerical Modeling on Suspended Sediment Transportation in the Hangzhou Bay[J];China Ocean Engineering;1998年01期
5 ;Wave-Current Propagation over a Frictional Topography[J];China Ocean Engineering;1998年04期
6 张植堂 ,姚于丽;长江上游河床卵石起动流速表达式的讨论[J];长江科学院院报;1989年02期
7 冬俊瑞,黄继汤,徐一春,李永祥;三峡水利枢纽溢流坝挑流基岩冲刷研究[J];长江科学院院报;1991年02期
8 夏军强,王光谦;剖面二维悬移质泥沙输移方程的分步解法[J];长江科学院院报;2000年02期
9 杨火其,王文杰;钱塘江河口异型块体抗冲稳定特性试验研究[J];长江科学院院报;2001年02期
10 周宜林;淹没丁坝附近三维水流运动大涡数值模拟[J];长江科学院院报;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 高正荣;黄建维;;苏通大桥主塔墩冲刷防护工程关键技术研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 何文社;非均匀沙运动特性研究[D];四川大学;2002年
2 韩玉芳;丁坝的造床作用研究[D];南京水利科学研究院;2003年
3 周杰;河口粘性泥沙输运数值模拟[D];河海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈海鸥;波流共同作用下海床上直立大直径圆柱建筑物周围的局部冲刷研究[D];大连理工大学;2002年
2 赵艳艳;金山湖二维水流水质数学模型研究[D];河海大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩文亮,郜国明,惠遇甲;动水中非均匀沙沉降规律的试验研究[J];泥沙研究;1998年03期
2 郭志学,方铎,曹叔尤,刘兴年;近底水流结构对非均匀沙起动影响的研究[J];四川大学学报(工程科学版);2002年06期
3 唐造造,方铎;非均匀沙起动的有关问题[J];四川水力发电;1997年01期
4 何文社,方铎,杨胜发,杨具瑞,刘兴年;非均匀沙起动研究[J];水力发电学报;2002年02期
5 郭志学,方铎,朱殿芳,何文社;非均匀沙荫暴作用及起动流速[J];人民长江;2003年06期
6 乐培九;王长海;;非均匀沙推移质输沙率的研究[J];水道港口;1991年01期
7 许全喜,张小峰,谈广鸣;非均匀沙起动问题研究[J];水动力学研究与进展A辑;1999年02期
8 王协康,方铎,曹叔尤,姚令侃;坡面非均匀沙输移机理实验方法[J];山地学报;1999年03期
9 拾兵,曹叔尤,刘兴年;非均匀沙隐暴作用的研究现状及其起动矢量式[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2000年04期
10 何文社,雷孝章,刘兴年,曹叔尤;等效粒径与非均匀沙起动条件研究[J];力学与实践;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蒋忠信;;冰碛湖溃决临界漫溢水头公式的改进[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
2 杨奉广;曹叔尤;;粗化过程中的推移质输沙率[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 王涌涛;倪汉根;陈海涛;;非均匀沙推移质的级配和输沙率计算[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
4 王媛;张伟;;嘶马弯道斜坡非均匀沙起动[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
5 胡春宏;曹文洪;郭庆超;陈建国;王光谦;姚文艺;卢金友;窦希萍;李文学;唐洪武;;河流泥沙工程学科发展[A];水利学科发展报告:2007—2008[C];2008年
6 赵连军;张清;梁静涛;;天然泥沙级配研究现状述评[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年
7 刘万利;;平面二维水沙数值模拟方法及其在坝油滩河段中的应用[A];山区河流航道整治技术学术交流会论文集[C];2005年
8 黄理军;王东辉;;龙滩水电站水流挟沙力试验研究[A];2007年湖南水电科普论坛论文集[C];2007年
9 何文社;曹叔尤;戴会超;袁杰;;推移质输移特性研究[A];中国水利学会首届青年科技论坛论文集[C];2003年
10 左卫广;李小平;郑艳爽;;细泥沙对粗泥沙输移能力影响认识[A];第十届中国科协年会黄河中下游水资源综合利用专题论坛文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 余欣;通过国家自然科学基金委验收[N];黄河报;2009年
2 韩其为,中国工程院院士;余欣,高级工程师,黄河数学模拟系统首席专家;探寻泥沙输移规律 构建精确数字流场[N];黄河报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 葛华;水库下游非均匀沙输移及模拟技术初步研究[D];武汉大学;2010年
2 何文社;非均匀沙运动特性研究[D];四川大学;2002年
3 郭志学;泥石流入汇交汇区水沙运动特性[D];四川大学;2003年
4 李仕雄;沙堆演化动态特性及自组织临界现象研究[D];西南交通大学;2004年
5 李琳;浑水水力分离清水装置水沙分离的数值分析及试验研究[D];新疆农业大学;2008年
6 黄赛花;河口冲刷的理论与数值模拟[D];浙江大学;2006年
7 苏凤环;自组织临界性理论与元胞自动机模型研究[D];西南交通大学;2006年
8 杨明;基于GIS的河流动力学模型及风险图制作应用研究[D];天津大学;2007年
9 夏珊珊;沿海平原水资源优化配置与河网水沙输移计算[D];浙江大学;2010年
10 王玉海;波或流作用下高强度非粘性推移质输运规律研究[D];南京水利科学研究院;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张翀超;粘性非均匀沙的起动与冲刷研究[D];浙江大学;2010年
2 张帅帅;非均匀粉砂起动及输移特性研究[D];重庆交通大学;2013年
3 龚昌财;风沙起动规律的研究[D];兰州大学;2010年
4 孟震;泥沙颗粒相对隐蔽度理论分析及其应用[D];长江科学院;2011年
5 刘腾;双峰泥沙运动特性研究[D];重庆交通大学;2012年
6 范中海;川江推移质计算方法比选与防沙安全设计[D];四川大学;2005年
7 邵凯;浑水中非均匀推移质输移研究[D];浙江大学;2010年
8 王东;人工神经网络理论及其在泥沙科学中的应用研究[D];四川大学;2003年
9 黄志才;山区公路沿河路基冲刷机理和防治技术研究[D];重庆交通学院;2004年
10 潘喜英;Magnus力对风沙流结构与能量的影响和以公切角表征的非均匀沙起动风速[D];兰州大学;2009年
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