二维潮流数学模型在码头防洪影响分析中的应用

建立了基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,采用黎曼近似解通量差分裂(fds)格式计算通过各单元边的水流法向数值通量,并应用相关的悬移质、推移质河床变形计算公式计算冲淤变化。模型应用于浙江省49省道温溪至鹤城段改建工程河道水流状况的模拟,结果表明工程修建后工程段的中间部位以上以及外侧附近水位略有壅高,最大壅高值0.03m;工程区附近流速减缓、靠近河道中央流速略微增大,最大增幅约0.12m/s,河道冲淤幅度在0.3m以内。

数学模型是防洪评价的一个重要技术手段。介绍了广州水道某码头工程局部水域平面二维水沙数学模型的建立和验证及实际应用效果,结果表明,模型能较好地模拟工程附近水流泥沙运动以及河床冲淤变化规律,为预测分析工程建设对河道河床冲淤演变影响以及量化分析提供了一种手段和途径。

采用河道平面二维水流数学模型,对襄樊河段水流运动以及襄樊电厂二期工程大件码头和取水口工程对防洪的影响进行了数值模拟计算。结果表明:工程修建后上游河段最大壅水高度约0.02m,最大壅水长度约为630m,水流流态及水流流速分布无明显变化,对防洪影响不大。

在研读近年来众多优秀防洪影响评价报告的基础上,通过仔细对比、研究,归纳二维非恒定流数学模型的应用条件、方法和范围:总结模型应用的具体情况,包括参数率定、工程概化、结果统计与分析;最后,探讨二维非恒定流数学模型在防洪评价实际应用中的问题。为今后更好地进行防洪影响评价提供良好的理论依据和实际解决方法。

本文介绍了二维非恒定流数学模型的控制方程、定解条件、边界条件、模型剖分、模型调试、计算过程,以及二维非恒定流数学模型在郑武铁路防洪影响评价中的应用实例等。

依据《防洪法》等有关规定,对河道管理范围内的建设项目和位于河流影响范围内的重要建设项目应进行防洪影响评价,重要的防洪工程应运用数学模型分析计算。选用数学模型时,可根据实际情况,在满足工程实际的需要条件下,适当的选用一维或二维数学模型。本文运用二维数学模型对吉林油田新民采油厂拟在河道滩地内新建油井工程进行壅水计算,并采用经验公式法进行校核。结果表明:对于河道内复杂地形及建筑物的防洪评价壅水计算,相比二维模型计算结果,经验公式计算结果偏小,采用二维模型计算结果进行防洪评价,结论更安全、可靠。

二维水流数学模型作为一种先进的工具,可为工程研究提供更丰富、更精确的信息,在港口、河道治理等领域均有广泛应用。本文采用二维水流数学模型分析了鹰潭信江特大桥兴建后对工程河段行洪及流场的影响,为桥梁防洪影响评价提供了科学的决策依据。

根据江苏灌河(盐城与连云港两市交界河)天然潮汐河道特点,结合船舶修造行业舾装码头建设要求,采用平面二维水流数学模型,对拟建码头处的潮位、流速、潮形等水力因素,利用上下游实测资料进行求解和率定,通过分析和计算,能够更加准确地反映码头等涉水构筑物产生的壅水影响及潮流场变化情况,为科学合理地评价船舶修造项目的行洪影响提供依据。

通过建立二维水动力学数学模型,对阿什河珍珠岛围堤扩建进行了防洪影响分析及评价,分析表明围堤扩建引起的河道水位最大壅高0.19m,流速最大增加0.25m/s,局部河段将不再满足防洪规划堤顶安全超高要求,但不会影响其它防洪规划的安排与实施、防洪规划的总体要求和整体目标,对本河段的防洪、河势稳定、防汛抢险以及第三方合法的水事权益也无明显的不利影响。

文章以跨辽河的某座大型桥梁为例,对5a一遇设计洪水条件下的河道流场分布特征和水位变化情况,利用平面二维数学模型进行了模拟分析,并对比分析了流场变化和雍水。研究表明:在5a一遇设计洪水条件下的桥墩附近,跨辽河的某座大型桥梁的桥墩出存在一定的流场变化和雍水,工程建设可对辽河产生局部的影响作用。

为分析桥梁工程的修建对原河道水文情势的影响,以小龙门大桥工程为例,采用平面二维数学模型,模拟了5a一遇设计洪水条件下工程修建前后河道内水位和流场分布特征的变化。结果表明,桥梁工程修建后在桥墩附近产生了一定的壅水与流场变化,有局部性的影响。

采用二维数学模型计算并分析了某拟建桥梁和某电厂取水建筑物兴建前后对河道水位及河势的影响情况,与采用桥渡设计规范的经验公式计算结果比较,两种计算结果比较接近,表明二维数学模型能较准确地计算涉河工程兴建引起的工程局部水位及流场变化情况,且能生动地表现其平面形态。该技术已成为当前研究涉水工程防洪影响情况最常用的一种技术手段和方法。

采用无结构不规则网格技术对滞洪区地形进行自动剖分,根据三维流体动力学方程建立了适合滞洪区计算的一、二维洪水模拟模型,将地形条件概括为地面型通道、河道通道、特殊型通道和连续堤或缺口堤4种通道对方程进行了离散,利用天津市大清河滞洪区的实测资料对模型进行验证,结果吻合较好,并模拟了百年一遇洪水在本滞洪区的演进情况.为防洪减灾和经济发展提供了可靠的依据.

通过建立的基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,对马家咀航道整治一期工程建设前后的河道水流运动进行模拟计算。结果表明:工程建设前后工程河段水位变化较小,工程附近河段水流流态及水流流速分布无明显变化。研究建立的二维水流数学模型可准确模拟工程河段水流运动,能在防洪影响评价中对工程前后河道水流、水位变化变提供较为可靠的依据,具有实用价值。

为研究河道桥梁阻水问题,运用二维水流数学模型及其求解方法,建立了河道平面二维潮流数学模型并进行求解。经对3座已建桥梁阻水的计算表明,模型计算精度经验证能满足应用要求。最后,应用该模型进行了某拟建桥梁工程对河道的壅水、流场变化模拟计算,为桥梁阻水影响提供了较为准确的评价。

规划中的四川江安长江第二过江公路桥采用钻石形串排圆柱型主塔，为了研究其主塔桥墩对该桥区河段各通航水力要素的影响程度，通过建立平面二维水流数学模型，模拟该河段方案实施前后的水流流场，从工程应用的角度分析串列圆柱桥墩对河段水流条件的影响。分析数模仿真结果得知：在各级流量下桥区河段水位、流速在工程实施前后变化较小，桥轴线横向流速较小，桥梁的建设对通航水流条件影响较小，不会对船舶安全通过桥区产生影响。

以横沙东滩促淤圈围六期工程为例,利用二维潮流数学模型,结合初拟的龙口合龙施工的具体收缩步骤,分析了合龙期龙口处典型的水力特性,并计算出各收缩步骤中水力充填合龙的最佳作业时段和可作业时段,为施工单位具体安排施工强度、配套设备等提供了重要支撑,最终完成了国内罕见的单纯采用水力充填方式合龙大型龙口的高难度施工,为类似条件的大型圈围工程提供了参考。

采用平面二维非恒定全沙数学模型,结合滹沱河倒虹吸工程附近河道进行了模型验证,得到了较好的结果。

本文通过对某码头工程建设实例的研究,分析了码头建设后对河道防洪安全所产生的影响,并提出消除或减少不利防洪影响的防护措施,供码头设计参考。

针对长江中游宜昌至枝城河段卵石夹沙河床级配分布宽等特点,建立了非均匀悬沙、底沙二维数学模型,尤其是考虑了底沙的不平衡输移及冲淤过程中床沙的级配调整问题,对计算中的关键问题提出了处理方法,利用水文、泥沙及河床变形资料对模型进行了水面线、流速分布及冲淤过程的详细验证,尤其是进行了葛洲坝水利枢纽运用后、1998年洪水前后及三峡工程运用后的验证。在此基础上,根据设计单位一维数模提供的水沙边界条件,预测了三峡工程蓄水初期该河段的冲刷量、分布及床沙粗化过程。

通过对北盘江石板寨河段实际情况的勘察,结合历史流量和输沙率资料,采用准二维泥沙数学模型对石板寨水库有堰和无堰两种设计方案进行了计算比较.最后给出了无堰方案更有利于确保电站及水库的安全运行的结论.

应用mike软件对某码头工程进行防洪评价计算,分析了不同水文条件下工程前后的水位、流场变化,评价其对防洪的影响,为工程建设提供了科学依据。