二维数学模型分析阿什河珍珠岛围堤工程对防洪的影响

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.

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。

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。

针对单纯使用一维或二维数学模型难以准确高效模拟大型涉水工程对水域影响的问题,通过利用一、二维联解潮流数学模型,在珠江口某港区码头工程附近使用二维模型,对该区域流场和流速变化范围进行模拟,其余水域采用一维模型模拟。结果表明,工程对珠江东四口门及工程周边水域水位、流速、河道潮量及分流比、潮排、潮灌、排涝等影响不大。结论认为,一、二维数学模型联解计算可以用于大型工程,尤其是海域内大型工程的防洪评价计算,并能够得出较为可靠的计算结果。

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。

数学模型是防洪评价的一种重要技术手段。介绍了二维水流数学模型的基本原理以及二维水流数学模型在广西梧州市塘源综合码头防洪评价中的应用实例。结果表明:码头建成后,工程区上游约1.7km至工程区下游约1.1km范围内流场发生了变化,但变化幅度较小,在各频率洪水条件下,流速最大增加值与减小值均不超过0.1m/s,且分布在工程所在位置附近,说明工程对所在河道总体河势稳定影响不大。

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。

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。

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。

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。

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.

基于rss河流数值模拟系统,探讨了平面二维水沙数学模型在涉水工程防洪影响计算中的应用,并以汉江蔡家湾特大桥为例,进行该工程的防洪影响计算,探讨了不同涉水工程的概化方法。结果表明:采用基于非结构网格的平面二维水沙数学模型,可较为准确地捕捉到涉水工程实施前后河道水力要素变化及河道冲淤变化情况;在所选的计算条件下,拟建工程的实施对工程河段的防洪及河势影响不大。

桥梁阻水壅高值计算是防洪影响评价的重要组成部分.研究一般的桥梁壅水问题,规范推荐采用经验公式法进行计算;对于河道水力条件比较复杂的情况,宜采用数学模型计算或进行物理模型试验.相比物理模型,数学模型具有投资小、周期短的特点.以阿什河干流道外香坊段河道整治工程为例,运用hec-ras软件进行数值模拟研究,分析了桥墩扩孔对河道流域的防洪影响.

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。

采用二维泥沙数学模型,对槐河(ⅰ)倒虹吸工程附近河道进行了数值模拟验证,得到了较好的结果。

基于有限单元方法,建立了平面二维水流数学模型,针对取水口边界条件进行了研究.利用该模型计算了南海市第二水厂扩建工程前、后取水建筑物及其附近航道的流速、流向和水位等水流特性,着重分析了3种典型流量下取水口建筑物及其取水对航道通航条件的影响范围和程度,结果表明:取水工程不会对通航产生影响.

河道主槽两侧修建的生产堤影响滩槽泥沙横向交换,对河床演变带来很大影响。本文针对黄河下游游荡型河段的现实状况,采用平面二维水沙数学模型按现状生产堤、废除生产堤、限制生产堤三种条件进行了典型洪水的模拟,模拟计算给出了夹河滩-高村河段不同边界洪水演进、漫滩的过程及滩区淹没程度。作者分析了三种不同边界条件对洪水水位、河段流速、滩槽冲淤的影响,表明废除生产堤使洪水提前进滩,与现状生产堤状态相比大大降低了河道洪水位;限制生产堤方案可以适当控制漫滩流量,扩大滩槽泥沙横向交换,改善滩区生产条件。为了维持黄河河槽活力,协调人河关系,抑制二级悬河发展,限制下游河道生产堤治理方案是比较适宜的。

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。