二维水流数学模型在马家咀航道整治工程防洪评价中的应用

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。

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。

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。

采用2-d浅水方程建立了嵌套模型。以乌江郭母子滩航道整治工程为例,模型研究了整治河段的水动力学特点以及对上、下游水流条件的影响。结果表明:该方法解决了整治河段近区难以直接获取边界条件的困难,能获得足够的计算精度,还能为工程提供全面的水动力信息,是预测和评估工程的有力工具。

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。

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。

本文在沙颍河航道整治工程防洪评价的基础上,进一步分析了裁弯、切滩、混凝土护坡等工程措施对河道的防洪与生态影响,提出今后河道治理的方向。

建立了正交曲线坐标系下二维紊流全沙数学模型，水流模型采用紊动动能和紊动耗散率闭合雷诺方程，把悬移质输沙概化为单纯淤积、单纯冲刷和淤粗冲细三种情况，依据悬沙与床沙交换机理建立了挟沙能力和非均匀沙分组挟沙能力的表达式．在水流输运及分组含沙量输运方程的离散过程中，采用守衡性较好的控制体积法和simplec计算程式，以提高计算稳定性和加快收敛．本模型对复杂条件的河床适应性较强，为平面二维长河段的河床变形计算进一步创造了条件．

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。

码头建设会对河道行洪、堤防及其他防洪工程的安全造成不利影响.防洪影响分析是码头工程设计中一项重要技术工作.采用平面二维潮流数学模型,对长江镇扬河段水流运动以及拟建码头工程对防洪的影响进行了数值模拟计算.结果表明,在防洪设计洪水、平滩水位流量和多年平均流量3种水流条件下,工程兴建后水位壅高最大值约1.2cm,水位降低最大值约1.5cm,流速最大增幅约0.05m/s,最大减幅约0.23m/s.码头兴建后对工程河段的水位和流场影响较小,不会对河段的行洪带来不利影响.

以长江某段设计水位和整治线宽度的确定和冲淤等值线图的绘制为例,介绍了matlab软件的特点及在航道整治工程中的应用。

以生态护岸在航道整治工程中的应用为研究对象,对传统护岸与生态护岸概况进行分析,并对生态护岸在航道整治中的具体应用进行研究。

最近几年，随着人们环境保护意识的增强，生态护岸这种新型护岸技术逐渐得到人们的青睐，并开始应用到现代河道整治工程当中，在达到河道整治目的的同时，有效的保护了河道及周边的生态环境，本文以现有的研究资料为基础上，对生态护岸技术进行了全面的总结与分析，并从人文、自然和使用条件等角度对生态护岸在航道整治中的应用进行了细致的分析，总结了应用的可行性以及在应用过程中应该注意的问题。

丁坝在航道整治工程中的应用

随着时代的发展,人们对生态环境也更加的注重了,在科技的带动下,治理航道的技术也有了更加先进的运用和发展,在过去护航的基础上进行分析和调整,针对其中所在的问题做出了研究和探讨,根据具体情况提出了合理有效的整理方案。将适合社会健康持续发展的生态护岸技术巧妙与过去充足的治理经验相结合,在航道治理过程中取得了巨大的成就。

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。

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。

针对航道整治工程方案与工程布置情况以及途经的河道为河、湖串通的河网,在进行防洪评价水文分析计算时先对航道整治工程逐个进行阻水分析计算,再将各单个工程阻水作局部水头损失利用河网水力学计算模型进行沿程水面线计算,分析壅水高度与过洪流量变化,为防洪补救措施设计提供理论依据。

文中将一维、二维模型的待求变量用边界水位的线性方程表示,在一、二维模型连接断面处,利用节点处流量守恒条件,实现一、二维模型的耦合。以大港独流减河为例,采用该耦合模型分析了钻井平台对河道水流的影响,模拟结果表明该模型设计合理,具有一定可靠性和实用性,可用于防洪评价中工程建设项目对水流的影响分析。