二維水流數(shù)學(xué)模型在鷹潭信江特大橋防洪評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

根據(jù)江蘇灌河(鹽城與連云港兩市交界河)天然潮汐河道特點(diǎn),結(jié)合船舶修造行業(yè)舾裝碼頭建設(shè)要求,采用平面二維水流數(shù)學(xué)模型,對(duì)擬建碼頭處的潮位、流速、潮形等水力因素,利用上下游實(shí)測(cè)資料進(jìn)行求解和率定,通過(guò)分析和計(jì)算,能夠更加準(zhǔn)確地反映碼頭等涉水構(gòu)筑物產(chǎn)生的壅水影響及潮流場(chǎng)變化情況,為科學(xué)合理地評(píng)價(jià)船舶修造項(xiàng)目的行洪影響提供依據(jù)。

依據(jù)《防洪法》等有關(guān)規(guī)定,對(duì)河道管理范圍內(nèi)的建設(shè)項(xiàng)目和位于河流影響范圍內(nèi)的重要建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行防洪影響評(píng)價(jià),重要的防洪工程應(yīng)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算。選用數(shù)學(xué)模型時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況,在滿足工程實(shí)際的需要條件下,適當(dāng)?shù)倪x用一維或二維數(shù)學(xué)模型。本文運(yùn)用二維數(shù)學(xué)模型對(duì)吉林油田新民采油廠擬在河道灘地內(nèi)新建油井工程進(jìn)行壅水計(jì)算,并采用經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行校核。結(jié)果表明:對(duì)于河道內(nèi)復(fù)雜地形及建筑物的防洪評(píng)價(jià)壅水計(jì)算,相比二維模型計(jì)算結(jié)果,經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果偏小,采用二維模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行防洪評(píng)價(jià),結(jié)論更安全、可靠。

建立了基于有限體積法的平面二維非恒定流數(shù)學(xué)模型,采用黎曼近似解通量差分裂(fds)格式計(jì)算通過(guò)各單元邊的水流法向數(shù)值通量,并應(yīng)用相關(guān)的懸移質(zhì)、推移質(zhì)河床變形計(jì)算公式計(jì)算沖淤變化。模型應(yīng)用于浙江省49省道溫溪至鶴城段改建工程河道水流狀況的模擬,結(jié)果表明工程修建后工程段的中間部位以上以及外側(cè)附近水位略有壅高,最大壅高值0.03m;工程區(qū)附近流速減緩、靠近河道中央流速略微增大,最大增幅約0.12m/s,河道沖淤幅度在0.3m以內(nèi)。

在研讀近年來(lái)眾多優(yōu)秀防洪影響評(píng)價(jià)報(bào)告的基礎(chǔ)上,通過(guò)仔細(xì)對(duì)比、研究,歸納二維非恒定流數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用條件、方法和范圍:總結(jié)模型應(yīng)用的具體情況,包括參數(shù)率定、工程概化、結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析;最后,探討二維非恒定流數(shù)學(xué)模型在防洪評(píng)價(jià)實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題。為今后更好地進(jìn)行防洪影響評(píng)價(jià)提供良好的理論依據(jù)和實(shí)際解決方法。

本文介紹了二維非恒定流數(shù)學(xué)模型的控制方程、定解條件、邊界條件、模型剖分、模型調(diào)試、計(jì)算過(guò)程,以及二維非恒定流數(shù)學(xué)模型在鄭武鐵路防洪影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用實(shí)例等。

為分析橋梁工程的修建對(duì)原河道水文情勢(shì)的影響,以小龍門大橋工程為例,采用平面二維數(shù)學(xué)模型,模擬了5a一遇設(shè)計(jì)洪水條件下工程修建前后河道內(nèi)水位和流場(chǎng)分布特征的變化。結(jié)果表明,橋梁工程修建后在橋墩附近產(chǎn)生了一定的壅水與流場(chǎng)變化,有局部性的影響。

數(shù)學(xué)模型是防洪評(píng)價(jià)的一個(gè)重要技術(shù)手段。介紹了廣州水道某碼頭工程局部水域平面二維水沙數(shù)學(xué)模型的建立和驗(yàn)證及實(shí)際應(yīng)用效果,結(jié)果表明,模型能較好地模擬工程附近水流泥沙運(yùn)動(dòng)以及河床沖淤變化規(guī)律,為預(yù)測(cè)分析工程建設(shè)對(duì)河道河床沖淤演變影響以及量化分析提供了一種手段和途徑。

文章以跨遼河的某座大型橋梁為例,對(duì)5a一遇設(shè)計(jì)洪水條件下的河道流場(chǎng)分布特征和水位變化情況,利用平面二維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了模擬分析,并對(duì)比分析了流場(chǎng)變化和雍水。研究表明:在5a一遇設(shè)計(jì)洪水條件下的橋墩附近,跨遼河的某座大型橋梁的橋墩出存在一定的流場(chǎng)變化和雍水,工程建設(shè)可對(duì)遼河產(chǎn)生局部的影響作用。

碼頭建設(shè)會(huì)對(duì)河道行洪、堤防及其他防洪工程的安全造成不利影響.防洪影響分析是碼頭工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要技術(shù)工作.采用平面二維潮流數(shù)學(xué)模型,對(duì)長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段水流運(yùn)動(dòng)以及擬建碼頭工程對(duì)防洪的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算.結(jié)果表明,在防洪設(shè)計(jì)洪水、平灘水位流量和多年平均流量3種水流條件下,工程興建后水位壅高最大值約1.2cm,水位降低最大值約1.5cm,流速最大增幅約0.05m/s,最大減幅約0.23m/s.碼頭興建后對(duì)工程河段的水位和流場(chǎng)影響較小,不會(huì)對(duì)河段的行洪帶來(lái)不利影響.

為研究河道橋梁阻水問(wèn)題,運(yùn)用二維水流數(shù)學(xué)模型及其求解方法,建立了河道平面二維潮流數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解。經(jīng)對(duì)3座已建橋梁阻水的計(jì)算表明,模型計(jì)算精度經(jīng)驗(yàn)證能滿足應(yīng)用要求。最后,應(yīng)用該模型進(jìn)行了某擬建橋梁工程對(duì)河道的壅水、流場(chǎng)變化模擬計(jì)算,為橋梁阻水影響提供了較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

通過(guò)建立的基于有限體積法的平面二維非恒定流數(shù)學(xué)模型,對(duì)馬家咀航道整治一期工程建設(shè)前后的河道水流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)果表明:工程建設(shè)前后工程河段水位變化較小,工程附近河段水流流態(tài)及水流流速分布無(wú)明顯變化。研究建立的二維水流數(shù)學(xué)模型可準(zhǔn)確模擬工程河段水流運(yùn)動(dòng),能在防洪影響評(píng)價(jià)中對(duì)工程前后河道水流、水位變化變提供較為可靠的依據(jù),具有實(shí)用價(jià)值。

采用河道平面二維水流數(shù)學(xué)模型,對(duì)襄樊河段水流運(yùn)動(dòng)以及襄樊電廠二期工程大件碼頭和取水口工程對(duì)防洪的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。結(jié)果表明:工程修建后上游河段最大壅水高度約0.02m,最大壅水長(zhǎng)度約為630m,水流流態(tài)及水流流速分布無(wú)明顯變化,對(duì)防洪影響不大。

文中將一維、二維模型的待求變量用邊界水位的線性方程表示,在一、二維模型連接斷面處,利用節(jié)點(diǎn)處流量守恒條件,實(shí)現(xiàn)一、二維模型的耦合。以大港獨(dú)流減河為例,采用該耦合模型分析了鉆井平臺(tái)對(duì)河道水流的影響,模擬結(jié)果表明該模型設(shè)計(jì)合理,具有一定可靠性和實(shí)用性,可用于防洪評(píng)價(jià)中工程建設(shè)項(xiàng)目對(duì)水流的影響分析。

介紹了hec-ras模型計(jì)算橋梁壅水的基本原理和主要步驟,并以吉林市至琿春市高速鐵路客運(yùn)專線密江特大橋的壅水計(jì)算為實(shí)例,采用hec-ras模型,模擬了300年一遇、100年一遇、50年一遇、20年一遇以及10年一遇設(shè)計(jì)洪水頻率下建橋前后的河道水面線,進(jìn)而求得橋梁阻水壅高值和壅水長(zhǎng)度。計(jì)算結(jié)果表明,hec-ras模型在分析計(jì)算橋梁對(duì)河道的阻水壅高影響時(shí)方便實(shí)用,工程適用性較好,可供防洪工程決策制定的參考。

在山區(qū)河流上修建涉水工程需考慮其對(duì)河道水流特性的影響,而山區(qū)河流水流運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性使此研究變得較為困難。該文建立了基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的平面二維水流運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并驗(yàn)證了其可靠性。采用該模型對(duì)岷江河段模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明河段上擬建大橋的存在對(duì)河段水流特性無(wú)明顯影響。

規(guī)劃中的四川江安長(zhǎng)江第二過(guò)江公路橋采用鉆石形串排圓柱型主塔，為了研究其主塔橋墩對(duì)該橋區(qū)河段各通航水力要素的影響程度，通過(guò)建立平面二維水流數(shù)學(xué)模型，模擬該河段方案實(shí)施前后的水流流場(chǎng)，從工程應(yīng)用的角度分析串列圓柱橋墩對(duì)河段水流條件的影響。分析數(shù)模仿真結(jié)果得知：在各級(jí)流量下橋區(qū)河段水位、流速在工程實(shí)施前后變化較小，橋軸線橫向流速較小，橋梁的建設(shè)對(duì)通航水流條件影響較小，不會(huì)對(duì)船舶安全通過(guò)橋區(qū)產(chǎn)生影響。

采用二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算并分析了某擬建橋梁和某電廠取水建筑物興建前后對(duì)河道水位及河勢(shì)的影響情況,與采用橋渡設(shè)計(jì)規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果比較,兩種計(jì)算結(jié)果比較接近,表明二維數(shù)學(xué)模型能較準(zhǔn)確地計(jì)算涉河工程興建引起的工程局部水位及流場(chǎng)變化情況,且能生動(dòng)地表現(xiàn)其平面形態(tài)。該技術(shù)已成為當(dāng)前研究涉水工程防洪影響情況最常用的一種技術(shù)手段和方法。

鷹潭信江特大橋單壁無(wú)底鋼圍堰設(shè)計(jì)與施工技術(shù) 摘要：結(jié)合鷹潭信江特大橋設(shè)計(jì)與施工的工程實(shí)踐，簡(jiǎn)要介紹大型單壁無(wú)底鋼 圍堰的設(shè)計(jì)，對(duì)其中的導(dǎo)向架、內(nèi)支撐轉(zhuǎn)換、鋼圍堰下沉與封底的施工難點(diǎn)進(jìn)行 了重點(diǎn)分析。 關(guān)鍵詞：鋼圍堰；單壁無(wú)底；導(dǎo)向架；內(nèi)支撐；滑移、下沉；封底 1、工程簡(jiǎn)介 鷹潭信江特大橋是中交股份滬昆客專三標(biāo)的控制性工程之一，起訖里程為 dk444+220.410～dk460+210.385，全長(zhǎng)15.99km，位于鷹潭市北側(cè)及滬昆高速公 路南側(cè)之間，在68#～73#墩采用1-（72+3×116+76）m連續(xù)梁跨越信江。 跨信江連續(xù)梁水中主墩為69#～72#墩，下部基礎(chǔ)采用14根φ2.0m鉆孔灌注 樁，梅花型布置，嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁頂接大體積整體鋼筋混凝土承臺(tái)。樁長(zhǎng)分別為 41m，51m、46m、51m；承臺(tái)采用半徑為950cm的圓形結(jié)構(gòu)，高4m，2m加臺(tái)。 信江

本文以橫沙東灘促淤圈圍（四期）工程為例，采用平面二維水流數(shù)學(xué)模型，根據(jù)工程的總平面布置，結(jié)合工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)，分析不同施工順序下各堤段水動(dòng)力條件的變化情況，從而制定出對(duì)各堤段及周邊水域影響最小的工程施工順序，為工程的順利實(shí)施提供技術(shù)支撐，同時(shí)也為類似中低灘促淤工程提供參考。

采用平面二維非恒定全沙數(shù)學(xué)模型,結(jié)合滹沱河倒虹吸工程附近河道進(jìn)行了模型驗(yàn)證,得到了較好的結(jié)果。

針對(duì)長(zhǎng)江中游宜昌至枝城河段卵石夾沙河床級(jí)配分布寬等特點(diǎn),建立了非均勻懸沙、底沙二維數(shù)學(xué)模型,尤其是考慮了底沙的不平衡輸移及沖淤過(guò)程中床沙的級(jí)配調(diào)整問(wèn)題,對(duì)計(jì)算中的關(guān)鍵問(wèn)題提出了處理方法,利用水文、泥沙及河床變形資料對(duì)模型進(jìn)行了水面線、流速分布及沖淤過(guò)程的詳細(xì)驗(yàn)證,尤其是進(jìn)行了葛洲壩水利樞紐運(yùn)用后、1998年洪水前后及三峽工程運(yùn)用后的驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)設(shè)計(jì)單位一維數(shù)模提供的水沙邊界條件,預(yù)測(cè)了三峽工程蓄水初期該河段的沖刷量、分布及床沙粗化過(guò)程。

通過(guò)對(duì)北盤江石板寨河段實(shí)際情況的勘察,結(jié)合歷史流量和輸沙率資料,采用準(zhǔn)二維泥沙數(shù)學(xué)模型對(duì)石板寨水庫(kù)有堰和無(wú)堰兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了計(jì)算比較.最后給出了無(wú)堰方案更有利于確保電站及水庫(kù)的安全運(yùn)行的結(jié)論.