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河口航道整治工程水动力及河床变形响应数值模拟研究

鞠俊  
【摘要】: 航道整治是借工程建筑规顺河岸、调整水流、达到要求的航道水深,使用最为广泛的包括(非淹没)丁坝、潜坝和挖槽等方式。但整治工程往往改变局部水流结构,形成较为复杂的水流流态,导致局部泥沙冲淤并引发新的冲淤发展、调整。但航道整治工程水动力响应及其对河床变形影响的研究较为分散,尚未形成较为系统、深刻的研究。因此,进行这方面的研究具有重大的现实意义。 本文总结了数学模型的发展与研究现状,在前人研究基础上,建立三维数学模型,研究航道整治工程的水动力响应。通过对航道整治典型工程丁坝、潜坝、挖槽等进行模拟研究,分析航道工程引起的局部水位及流态、流速在三维空间上的变化特征。 选择双方程紊流模型耦合二维水流和泥沙模型,讨论模型的紊流闭合、泥沙的沉降与起动、不平衡输沙模式下挟沙力级配等问题。运用数学模型模拟丁坝建设后河床变形特性及冲淤发展变化。同时还模拟了航槽开挖后推移质的运动,通过典型水流条件,分析航槽推移质淤积断面的形态以及变化规律,同时利用全沙模型模拟分析了水流垂直于航槽走向情况下的航槽冲淤变化。 将泥沙模型应用于长江福姜沙水道双涧沙整治工程中,讨论模型中相关技术的处理,包括挟沙力分级、挟沙力公式的选取等。利用实测夏季大潮水流条件分析工程实施对工程区域流态、流速、水位的变化,并根据一个水文年资料计算分析工程建设后河床的冲淤变化。


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