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长江中游急弯段二维水沙数学模型及应用 被引量：2
1
作者 刘鑫 夏军强 +1 位作者 邓珊珊 周美蓉 《湖泊科学》 北大核心 2025年第3期1011-1023,共13页
深入研究急弯段水沙输移及河床变形的数值模拟方法,能为长江中游河段河势预测提供技术支撑,具有重要意义。本文在基于单元中心格式有限体积法的二维水沙数学模型基础上,考虑整治工程和二次流的影响,构建了适用于急弯段的二维水沙数学模... 深入研究急弯段水沙输移及河床变形的数值模拟方法,能为长江中游河段河势预测提供技术支撑,具有重要意义。本文在基于单元中心格式有限体积法的二维水沙数学模型基础上,考虑整治工程和二次流的影响,构建了适用于急弯段的二维水沙数学模型。将改进后的模型应用于长江中游监利—城陵矶河段。本研究主要结论如下:(i)考虑整治工程影响时对计算河段中有工程的区域进行节点代码标记,计算过程中有整治工程且前期模拟未形成可冲层的区域不发生冲刷,考虑二次流修正时计算了扩散应力项,用于反映二次流对垂线平均流速横向分布的影响;(ⅱ)采用2014年和2018年监利—城陵矶河段的实测水沙及地形资料对模型进行率定及验证,计算结果表明:广兴洲站水位过程的纳什效率系数在0.97以上,且急弯段典型断面水深、垂线平均流速及含沙量横向分布的计算值与实测值符合较好,故改进后的模型可以较准确地模拟急弯段水沙输移过程;(ⅲ)下荆江急弯段弯顶上游的主流线偏靠凸岸,在弯顶下游才向凹岸摆动,比已有研究报道的急弯段的主流摆动过程更滞后,且观音洲弯道凹岸弯顶上游和凸岸弯顶下游均存在回流区。七弓岭和观音洲弯道含沙量均呈现凸岸高于凹岸的特点,且河床总体呈现凸冲凹淤的特点。 展开更多
关键词 二维水沙模型 整治工程 二次流 急弯段 长江中游
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新水沙情势下黄河下游水流挟沙力公式
2
作者 梁栋 白玉川 +3 位作者 黄哲 徐海珏 李岩 刘军政 《水力发电学报》 北大核心 2025年第9期63-72,共10页
水流挟沙力对河流泥沙输移计算有着重要影响。自2000年小浪底水库运行以来,黄河下游水沙关系变化,低含沙洪水频发,新情势下水流挟沙力计算方法还未做出相应完善。本文以挟沙水流基本方程和能量守恒理论为出发点,推导出了可以应用在黄河... 水流挟沙力对河流泥沙输移计算有着重要影响。自2000年小浪底水库运行以来,黄河下游水沙关系变化,低含沙洪水频发,新情势下水流挟沙力计算方法还未做出相应完善。本文以挟沙水流基本方程和能量守恒理论为出发点,推导出了可以应用在黄河下游的水流挟沙力公式。基于河床冲淤判别指标,筛选出黄河下游2000—2010年360组冲淤相对平衡的水沙数据,率定了公式中的相关参数。采用2011—2022年黄河下游208组冲淤相对平衡的水沙数据对公式的可靠性、适用性进行了检验,结果表明该公式计算值与实测值接近,可较为准确地估算黄河下游的输沙能力。利用171组发表的水沙数据,与经典的水流挟沙力公式进行了对比分析,结果显示本文公式计算结果相对最优。该公式的结构形式简单,计算精度较高,适用于目前黄河下游低含沙条件下的挟沙力估算,可为实际河道治理和河床演变分析提供参考。 展开更多
关键词 新水沙情势 水流挟沙力 能量理论 黄河下游 低含沙量水流
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悬移质垂线分布规律与影响因素研究
3
作者 练继建 吴峰 +1 位作者 刘昉 姚烨 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
针对传统扩散模型存在的不足,引入掺混长度系数模型,建立了悬移质垂线分布模型,探究了不同因素对悬移质垂线分布的影响。结果表明:当实际掺混长度系数小于常用的假设值0.4时,采用假设值计算得出的含沙量结果偏大,反之偏小;含沙量增大会... 针对传统扩散模型存在的不足,引入掺混长度系数模型,建立了悬移质垂线分布模型,探究了不同因素对悬移质垂线分布的影响。结果表明:当实际掺混长度系数小于常用的假设值0.4时,采用假设值计算得出的含沙量结果偏大,反之偏小;含沙量增大会加剧颗粒间的相互作用,含沙量垂线分布呈现“上小下大”的特征;粒径越大,泥沙沉速越大,大量泥沙分布在近底处,不易悬浮;流速越大,水流垂向紊动越强,床面与水面间的含沙量梯度越小。 展开更多
关键词 悬移质垂线分布 泥沙扩散系数 有限掺混理论 掺混长度系数 泥沙群体沉速
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基于随机位移方法的河道植被区悬沙沉积分布计算模型
4
作者 李川 孙思晨 +2 位作者 单钰淇 刘永浩 刘超 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期48-56,共9页
天然河道中,水生植被影响水流特性与悬沙输移规律,使得河道植被区的悬沙沉积分布相比于无植被区更加复杂,模拟难度更高。为探究河道植被区悬沙沉积分布,本文将改进边界条件后的随机位移模型引入植被作用下的水沙输移研究,融合真实形态... 天然河道中,水生植被影响水流特性与悬沙输移规律,使得河道植被区的悬沙沉积分布相比于无植被区更加复杂,模拟难度更高。为探究河道植被区悬沙沉积分布,本文将改进边界条件后的随机位移模型引入植被作用下的水沙输移研究,融合真实形态植被对水流特性的影响,提出了适用于真实形态植被(以芦苇为例)下的悬沙沉积分布计算模型。为验证计算模型的准确性,本文选用具有真实外形的仿真芦苇开展水槽试验,详细测量了不同泥沙粒径、水流条件和植被密度下的芦苇区悬沙沉积沿程分布。试验结果发现:泥沙粒径、上游平均流速和植被密度均影响河道芦苇区的悬沙沉积分布,其中,对植被区前端的悬沙沉积量影响尤为显著。植被区泥沙补给是否受限会导致悬沙沉积呈现两种截然不同的分布。本文提出的数值计算模型可较好地模拟泥沙补给不受限条件下河道植被区的悬沙沉积分布,模拟结果与试验结果的量级和变化趋势均吻合较好;但该模型不能捕捉泥沙补给受限条件下植被区的悬沙沉积分布。综上,本文提出的基于随机位移方法的计算模型可较准确地预测河道植被区的悬沙沉积沿程分布,但仅适用于植被区泥沙补给不受限的情况。 展开更多
关键词 河道植被区 随机位移模型 仿真芦苇 悬沙沉积分布
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黄河下游平滩流量的影响因素与复杂响应
5
作者 吴保生 郑珊 +1 位作者 沈逸 马子普 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第1期145-157,共13页
在分析黄河下游1950~2021年水沙条件与河床冲淤演变特点的基础上,探讨了不同时期平滩流量与来水来沙、河床边界及下游基准面之间的复杂响应关系.研究结果表明:平滩流量与汛期滑动平均来水量和来沙系数的4年滑动平均值之间分别具有较好... 在分析黄河下游1950~2021年水沙条件与河床冲淤演变特点的基础上,探讨了不同时期平滩流量与来水来沙、河床边界及下游基准面之间的复杂响应关系.研究结果表明:平滩流量与汛期滑动平均来水量和来沙系数的4年滑动平均值之间分别具有较好的正相关和负相关关系,对平滩流量具有决定性作用;与单位河长累计淤积量及床沙中值粒径之间分别呈较好的负相关和正相关关系,体现了平滩流量与河床边界之间的内在联系;与利津同流量水位和尾闾河长之间具有较好的负相关关系,体现了河口变化对平滩流量的影响.小浪底水库运用以来,黄河下游河床粗化严重,冲刷效率降低,平滩流量增速趋缓.总体来看,平滩流量与不同影响因素之间在同一时期多具有较好的相关关系,但在不同时期却朝不同均衡状态调整,甚至出现相反的变化趋势,部分时段出现了平滩流量随尾闾河长增加而增加的“异常”现象,这与沿程和溯源冲淤的协同作用及滞后响应机制有关,说明平滩流量不是由单一因素决定的,而是受多种因素在长时段的趋势性与波动变化的综合影响. 展开更多
关键词 黄河下游 平滩流量 来水来沙 河床冲淤 侵蚀基准面 河口延伸
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不同固结条件下淤泥质粉砂海岸泥沙起动特性试验研究
6
作者 邵宇阳 李天宇 +1 位作者 唐玉林 谈雯倩 《泥沙研究》 北大核心 2025年第3期74-80,共7页
淤泥质粉砂海岸的主要成分为粉砂,具有黏土和砂的双重特征,其起动特性复杂且高度不确定,直接影响海岸港池和航道的冲淤,因此备受关注。通过采集大丰港深水航道的回淤土样本,使用双向环形水槽开展了淤泥质粉砂在特征临底起始含沙浓度和... 淤泥质粉砂海岸的主要成分为粉砂,具有黏土和砂的双重特征,其起动特性复杂且高度不确定,直接影响海岸港池和航道的冲淤,因此备受关注。通过采集大丰港深水航道的回淤土样本,使用双向环形水槽开展了淤泥质粉砂在特征临底起始含沙浓度和不同固结时间条件下的起动侵蚀试验。研究结果表明,淤泥质粉砂临界剪切应力与临底起始含沙量和固结时间均呈正相关关系,并且床面表层密度与临界剪切应力存在的线性关系会受到固结程度的显著影响。试验结果为今后进一步研究淤泥质粉砂海岸地区冲淤变化提供了理论和数据支撑。 展开更多
关键词 临界剪切应力 淤泥质粉砂 大丰港深水航道回淤土 环形水槽 固结时间
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宁蒙河段平滩流量变化过程及其与水沙条件的关系 被引量：1
7
作者 姚庆锋 卢书慧 +1 位作者 史红玲 张治昊 《泥沙研究》 北大核心 2025年第1期55-60,共6页
采用实测资料分析的方法,研究了黄河上游宁蒙河段平滩流量变化过程及其与水沙条件的关系。研究结果表明:1986年后,黄河上游龙羊峡水库与刘家峡水库联合调控运用,宁蒙河段年水量和汛期水量有所减小,年沙量和汛期沙量大幅度减小,洪峰流量... 采用实测资料分析的方法,研究了黄河上游宁蒙河段平滩流量变化过程及其与水沙条件的关系。研究结果表明:1986年后,黄河上游龙羊峡水库与刘家峡水库联合调控运用,宁蒙河段年水量和汛期水量有所减小,年沙量和汛期沙量大幅度减小,洪峰流量削减严重,发生洪水的几率明显降低。水沙过程的变化必然会影响宁蒙河段河床演变过程,宁蒙河段平滩流量由20世纪60年代中期的3 600~5 800 m^(3)/s减小到目前的1 900~4 000 m^(3)/s。建立的宁蒙河段平滩流量和水沙条件的响应关系表明,宁蒙河段平滩流量随汛期水量的增大而增大,随汛期来沙系数的增大而减小。 展开更多
关键词 黄河上游 宁蒙河段 平滩流量 水沙条件 河道演变
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山西吉县清水河径流输沙变化及影响因素分析 被引量：1
8
作者 谢宇 魏天兴 +1 位作者 张晓明 缪今典 《泥沙研究》 北大核心 2025年第1期39-46,共8页
为探究多种措施综合影响下清水河径流输沙的变化规律及影响因素,收集1950年以来的降水、径流、输沙及水土保持数据,应用突变检验、累积量斜率变化率比较法、相关公式法明确径流输沙突变点,计算气候和人类活动的贡献率与水土保持措施的... 为探究多种措施综合影响下清水河径流输沙的变化规律及影响因素,收集1950年以来的降水、径流、输沙及水土保持数据,应用突变检验、累积量斜率变化率比较法、相关公式法明确径流输沙突变点,计算气候和人类活动的贡献率与水土保持措施的减水减沙效益。结果表明,清水河径流量、输沙量显著持续减少,输沙变化对于梯田、淤地坝面积的增长更为灵敏,而径流量的变化主要取决于五大措施综合变化;退耕还林之前的人类活动对径流和输沙变化的贡献率分别为86.71%和81.60%,退耕还林实施后的贡献率分别达到98.68%和96.33%,水土保持措施的减水效益值为76.59%,减沙效益值为99.79%,水土保持措施减少河流输沙作用远高于对径流的影响。 展开更多
关键词 径流 输沙 退耕还林 水土保持措施
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拟树桩群防护下并线桥墩的局部冲刷研究 被引量：1
9
作者 张以升 唐伟 +3 位作者 曹飞 姚广 齐万帅 蔡迎春 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第1期145-156,共12页
为降低水流对并线桥墩周围河床的局部冲刷掏蚀,提出了一种放置于桥墩上游的拟树桩群防护结构,并分别通过模型试验和数值仿真的方法研究了拟树桩群布设距离、叶面积比和宽度对桥墩周围河床冲淤特性的影响。研究结果显示,数值计算结果与... 为降低水流对并线桥墩周围河床的局部冲刷掏蚀,提出了一种放置于桥墩上游的拟树桩群防护结构,并分别通过模型试验和数值仿真的方法研究了拟树桩群布设距离、叶面积比和宽度对桥墩周围河床冲淤特性的影响。研究结果显示,数值计算结果与试验结果具有良好的吻合度。拟树桩群能够有效降低桥墩周围的流速,削弱水流的冲刷作用,并促进悬浮泥沙的沉积,有利于并线桥墩的稳定。有防护时的悬浮泥沙沉积量和河床泥沙冲刷量分别是无防护时的3.11倍和22%。拟树桩群的布设距离、叶面积比和宽度的增加会使悬浮泥沙的沉积量明显增加,但对河床泥沙冲刷量的影响较小。 展开更多
关键词 桥墩局部冲刷 含沙水流 拟树桩群 泥沙冲淤 数值仿真
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斜坡非均匀无黏性泥沙起动流速公式研究 被引量：1
10
作者 李楠 谭龙金 廖海梅 《兰州文理学院学报(自然科学版)》 2025年第1期78-83,共6页
为探究具有堰塞坝特征的大比降天然非均匀沙河道工程的泥沙颗粒起动流速,在前人基础上重新定义隐蔽度的概念,综合考虑泥沙颗粒的隐暴效应,采用滚动起动模式对斜坡上泥沙颗粒进行受力分析,建立斜坡非均匀无黏性泥沙颗粒的垂线平均流速公... 为探究具有堰塞坝特征的大比降天然非均匀沙河道工程的泥沙颗粒起动流速,在前人基础上重新定义隐蔽度的概念,综合考虑泥沙颗粒的隐暴效应,采用滚动起动模式对斜坡上泥沙颗粒进行受力分析,建立斜坡非均匀无黏性泥沙颗粒的垂线平均流速公式.采用实测资料对该公式及前人总结出的公式进行检验,结果表明本文计算值与实测值吻合度更高,误差更小. 展开更多
关键词 起动流速 滚动起动 无黏性泥沙 隐蔽度 暴露度
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泥沙颗粒特性对海洋桩基局部冲刷的影响机理研究
11
作者 刘钦 谭林 +3 位作者 王哲 李鑫昱 张宁 邱国栋 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第9期58-70,76,共14页
海洋桩基长期承受波浪荷载、洋流荷载的作用,桩基周围会产生下潜水流、马蹄形漩涡和尾流漩涡等一系列水动力特征,与桩周土颗粒相互作用后极易导致桩基周围土体发生不同程度的局部冲刷问题,严重威胁到海洋桩基础全寿命周期的安全性与稳... 海洋桩基长期承受波浪荷载、洋流荷载的作用,桩基周围会产生下潜水流、马蹄形漩涡和尾流漩涡等一系列水动力特征,与桩周土颗粒相互作用后极易导致桩基周围土体发生不同程度的局部冲刷问题,严重威胁到海洋桩基础全寿命周期的安全性与稳定性。因此,有必要对桩周局部冲刷机理展开研究,以提出更加切实有效的冲刷防护措施。针对海洋桩基局部冲刷问题,通过不同粗糙度床面工况下的三维圆柱绕流模拟试验对流体动力学模型进行了验证,模拟结果显示三维圆柱绕流流场的仿真结果与试验实测水流速度分布基本一致,表明文中流体动力学模型用于桩周三维流场的计算更加准确。采用计算流体力学软件Fluent和离散元软件EDEM建立局部冲刷CFD-DEM数值模型,研究了泥沙粒径、密度、休止角以及黏聚力等因素对局部冲刷的影响机理。研究结果表明上述因素对冲刷深度、冲刷平衡时间、冲刷坑范围、冲刷坑形态均有不同程度的影响。其中,泥沙颗粒粒径和密度的增大导致泥沙颗粒受到的曳力显著减小;泥沙黏聚力的增大使得泥沙颗粒之间的法向黏性接触力和切向碰撞接触力显著增大,二者均导致冲刷深度不断减小;泥沙休止角对颗粒的受力机制、运动机制和冲刷深度、平衡时间影响极其微小,仅对冲刷坑的形态和坡角造成一定影响。研究结论为泥沙冲刷桩基过程提供理论指导。 展开更多
关键词 风电桩基 局部冲刷 CFD-DEM 欧拉-拉格朗日 细观机理
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基于CFD-CSM双向耦合的柔性水平板防波堤水动力特性研究 被引量：1
12
作者 刘佳安 王心玉 +2 位作者 贾奥 姜胜超 林旻 《水道港口》 2025年第1期40-50,共11页
基于计算流体动力学(CFD)与计算固体力学(CSM)的分区双向耦合模拟方法,发展了波浪与柔性水平板防波堤相互作用的耦合分析模型,采用文献中的试验数据验证流固耦合模型的合理性,利用数值算例分析柔性水平板防波堤的水动力特性。研究表明:... 基于计算流体动力学(CFD)与计算固体力学(CSM)的分区双向耦合模拟方法,发展了波浪与柔性水平板防波堤相互作用的耦合分析模型,采用文献中的试验数据验证流固耦合模型的合理性,利用数值算例分析柔性水平板防波堤的水动力特性。研究表明:柔性水平板防波堤和刚性水平板防波堤的反射系数均随着相对板宽(B/L=0.26~0.62)的增加先增大后减小,透射系数则反之;柔性水平板防波堤的掩护性能随着弹性模量(E=20~100 MPa)的降低先增强后减弱,通过选取合理的设计参数,柔性水平板防波堤相较于刚性水平板防波堤具有更好的掩护性能;在文中计算条件下,当E=80 MPa时柔性水平板防波堤达到最佳的掩护性能。 展开更多
关键词 流固耦合 数值模拟 柔性水平板防波堤 水动力特性 计算流体力学 VOF
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黄河口黏性泥沙含量对底床稳定性影响研究
13
作者 马俊峰 拾兵 +2 位作者 柏涛 陈柏文 王俊杰 《海洋湖沼通报(中英文)》 北大核心 2025年第4期120-127,共8页
黏性泥沙颗粒与非黏性泥沙颗粒组成的土体床面的起动流速与抗冲蚀性能一直是研究河道、明渠等水工建筑物底层床面稳定性的重要因素。本文利用黄河三角洲地区采集的黏性泥沙样本与非黏性泥沙颗粒混合重塑泥沙样本,对重塑泥沙样本进行起... 黏性泥沙颗粒与非黏性泥沙颗粒组成的土体床面的起动流速与抗冲蚀性能一直是研究河道、明渠等水工建筑物底层床面稳定性的重要因素。本文利用黄河三角洲地区采集的黏性泥沙样本与非黏性泥沙颗粒混合重塑泥沙样本,对重塑泥沙样本进行起动流速和抗冲蚀性能的试验研究,结果表明:黄河口黏性泥沙重塑黏土在黏粒含量10%~30%之间发生起动流速突变;底床冲刷坑相对深度与床面过剪切应力存在非线性关系;推导了重塑泥沙冲刷相对深度的无量纲计算公式。 展开更多
关键词 重塑黏土 起动流速 相对冲刷深度 过剪切应力 床面稳定性
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级配和盐度对细颗粒泥沙沉降结构浓度影响试验研究
14
作者 何哲遵 许春阳 +1 位作者 尧印鹏 陈永平 《泥沙研究》 北大核心 2025年第2期17-24,共8页
分别采用人工高岭土与江苏沿海现场沙,在沉降筒中开展沉降试验。通过改变样品的盐度与泥沙级配,系统探究了盐度、泥沙级配对结构浓度的影响规律。结果表明:含盐度的增加促使高岭土颗粒聚集成更大尺寸、更高孔隙率的含水絮团,沉降速率增... 分别采用人工高岭土与江苏沿海现场沙,在沉降筒中开展沉降试验。通过改变样品的盐度与泥沙级配,系统探究了盐度、泥沙级配对结构浓度的影响规律。结果表明:含盐度的增加促使高岭土颗粒聚集成更大尺寸、更高孔隙率的含水絮团,沉降速率增加,结构浓度降低,当盐度增加至18‰乃至更高,结构浓度趋于稳定。级配变化条件下,泥沙样品中值粒径减小,黏性细颗粒泥沙含量增加,由粉砂单颗粒沉降模式逐渐向絮团沉降模式转变,沉降速率减小。总体上结构浓度随着中值粒径减小而减小,且泥沙样品中粒径小于8μm成分对于结构浓度具有重要影响。最后分别采用含盐度、中值粒径和粒径小于8μm成分占比等参数构建了泥沙结构浓度的经验公式。 展开更多
关键词 盐度 泥沙级配 制约沉降 结构浓度
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两种隔断的石笼网垫单元体冲刷数值模拟研究
15
作者 王迪 周成 +2 位作者 黄良誉 何宁 钟启明 《水道港口》 2025年第1期87-95,共9页
石笼网垫生态护岸因其良好的整体性、透水性、耐腐蚀性、抗冲刷性和环境适应性,被广泛应用于我国河道岸坡治理中,但是传统石笼网垫是用网片作为隔断,需耗费大量人力绑扎和填石料,施工困难。为此,研发设计了新型石笼网垫,将传统的网片隔... 石笼网垫生态护岸因其良好的整体性、透水性、耐腐蚀性、抗冲刷性和环境适应性,被广泛应用于我国河道岸坡治理中,但是传统石笼网垫是用网片作为隔断,需耗费大量人力绑扎和填石料,施工困难。为此,研发设计了新型石笼网垫,将传统的网片隔断替换为胶结碎石格构隔断,这样碎石填料和隔断可以一起碾压,能极大提高施工效率。为了探究新型石笼网垫的抗冲蚀性,利用CFD_DEM耦合分析软件,开展了石笼网垫单元体的冲刷数值模拟研究,探究传统与新型石笼网垫单元体的逊径流失累积量随冲刷时间的变化规律,并得出流失的逊径颗粒在冲刷流失过程中的运动轨迹线及其在流失过程中的流速,同时进一步开展了探究不同冲刷流速、岸坡倾角下新型石笼网垫单元体抗冲刷效果的数值模拟。研究结果为推广新型石笼网垫护岸结构的设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 生态护岸 石笼网垫 单元体冲刷 数值模拟 离散元 EDEM模型
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表层土临界击穿条件下桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层级配特性研究
16
作者 李喜元 吴龙华 +1 位作者 武煜伦 王建龙 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第3期101-107,共7页
在双层非均匀沙河床上,表层土临界击穿条件下桥墩局部冲刷坑会继续向下发展,河床组成的变化影响河床上桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层级配特性,桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层会影响到桥墩的最大局部冲刷深度。利用天然非均匀沙模拟单层... 在双层非均匀沙河床上,表层土临界击穿条件下桥墩局部冲刷坑会继续向下发展,河床组成的变化影响河床上桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层级配特性,桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层会影响到桥墩的最大局部冲刷深度。利用天然非均匀沙模拟单层和双层土壤河床,并通过水槽试验,设置4组流量与非均匀沙,对表层土临界击穿条件下双层泥沙河床上桥墩局部冲刷坑底部覆盖层的级配特性进行了研究。结果表明:与单层泥沙河床相比,双层泥沙河床的冲刷过程更为复杂,表层泥沙初始床沙级配、底层泥沙初始床沙级配等因素影响到冲刷坑底部粗化覆盖层的形成过程;在表层土临界击穿条件下,双层泥沙河床桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层泥沙级配曲线处于表层泥沙与底层泥沙作为单层河床时所得粗化覆盖层泥沙级配曲线之间;在表层土临界击穿条件下,超冲刷率随表层土厚度、表层土相对粗化度、覆盖层相对中值粒径等要素的增大而减小。并在此基础上提出了桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层泥沙级配计算公式,应用公式计算值与实测值进行对比,验证了该公式不仅适用于表层土临界击穿条件下双层泥沙河床冲刷坑底部粗化覆盖层级配的计算,还可以较好的计算单层泥沙河床冲刷坑底部粗化覆盖层的泥沙级配,结果误差较小。 展开更多
关键词 双层泥沙河床 表层土临界击穿 超冲刷率 桥墩局部冲刷 粗化覆盖层 泥沙级配
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浅水强非线性波作用下的悬沙输运数值研究
17
作者 张建鹏 陈鑫 《工程力学》 北大核心 2025年第2期263-272,共10页
波浪作用下的泥沙运动是海岸工程的研究热点;波形效应和表面波效应是公认的影响近岸泥沙输运的原因。由于构建大尺度波浪水槽和相应造波的困难,波浪作用下的泥沙输运实验和数值研究大多基于一维往复流水槽开展,波浪水槽的结果较少。与... 波浪作用下的泥沙运动是海岸工程的研究热点;波形效应和表面波效应是公认的影响近岸泥沙输运的原因。由于构建大尺度波浪水槽和相应造波的困难,波浪作用下的泥沙输运实验和数值研究大多基于一维往复流水槽开展,波浪水槽的结果较少。与传统往复流水槽不同的是,波浪水槽可以同时考虑波形效应和表面波效应对泥沙输运的影响,在尺度上更加接近真实情况。该文构建了适用于浅水强非线性波输沙且计算成本低的数值波浪水槽,采用边界造波法造波和阻尼法消波,由VOF模型追踪自由表面。将体现了相位差、质量守恒、加速度效应和边界层非对称发展的泥沙近底边界条件拓展至二维波浪水槽,避免了两相模型对近底高含沙区域颗粒碰撞、摩擦以及动床面捕捉的复杂计算。此外,利用已有成果在泥沙运动中考虑了颗粒尾流涡效应和非静水高含沙的相对速度理论修正。该波浪水槽成功模拟了强非线性二阶椭圆余弦波作用下的泥沙输运,可靠性得到了大尺度波浪水槽实验及包含自由表面波的两相模型结果验证。数值波浪水槽同往复流水槽的结果对比显示,在自由表面波影响下存在额外的向岸流使向岸输沙显著增强。 展开更多
关键词 数值波浪水槽 椭圆余弦波 表面波效应 近底泥沙边界条件 颗粒尾流涡 泥沙运动
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波流作用下沙纹床面悬沙运动的高效数值模型
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作者 周游 侯新妤 +1 位作者 施华斌 陈鑫 《力学学报》 北大核心 2025年第2期453-463,共11页
沙纹床面旋涡运动和泥沙输运对海岸地貌演变有着重要影响,但传统数值模型忽略了非线性波-流相互作用、泥沙相位差等重要因素.文章在保证精度的基础上降低计算成本,发展了一个高效的波流共同输运悬沙的数值模型,并探究了沙纹床面水动力... 沙纹床面旋涡运动和泥沙输运对海岸地貌演变有着重要影响,但传统数值模型忽略了非线性波-流相互作用、泥沙相位差等重要因素.文章在保证精度的基础上降低计算成本,发展了一个高效的波流共同输运悬沙的数值模型,并探究了沙纹床面水动力及悬沙运动规律.悬沙方程综合了惯性及尾涡对颗粒紊动扩散的相反作用;泥沙近底条件统合了非线性波的加速度-边界层非对称效应和波流相互作用,泥沙的相位差和质量守恒效应.本文用系列波流共同作用下的沙纹实验验证了模型适用性,进一步对比了恒定流、波浪往复流和波流共同作用的沙纹水动力和悬沙运动.结果表明,波浪的存在增加了紊流黏度,动量交换机制使得表观粗糙高度比实际粗糙高度大很多,从而改变了流的速度对数分布律.流的存在主要影响波峰以上波浪的水平流速,影响了对称往复流泥沙通量在正负半周期的对称性,从而产生净输沙.该高效数值模型可用于海域复杂波流动力条件下沙纹的数值计算,可为港口、海岸及近海工程的规划和建设提供科学指导. 展开更多
关键词 波流共同作用 涡动沙纹 相位差 惯性及尾涡 泥沙近底条件
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振荡流作用下近床面泥沙颗粒受力研究
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作者 杨幂 张庆河 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第3期323-330,共8页
在海岸地区,泥沙运动对地形演变有着显著影响,而泥沙颗粒受到的拖曳力是引起运动的主要作用力.在采用离散颗粒模型研究泥沙运动时,颗粒拖曳力的准确性直接决定了泥沙运动规律计算的合理性,因此研究波浪作用下床(壁)面附近泥沙颗粒的受... 在海岸地区,泥沙运动对地形演变有着显著影响,而泥沙颗粒受到的拖曳力是引起运动的主要作用力.在采用离散颗粒模型研究泥沙运动时,颗粒拖曳力的准确性直接决定了泥沙运动规律计算的合理性,因此研究波浪作用下床(壁)面附近泥沙颗粒的受力对于深入了解泥沙运动规律具有重要意义.采用颗粒解析模型对不同周期振荡流作用下单个泥沙颗粒在近壁面不同距离处的受力进行了模拟分析.模拟结果表明:在相同雷诺数情况下,周期越大,拖曳力系数越小;壁面距离越小,拖曳力系数越大,当距离增大至5倍粒径以上时,壁面的影响不明显.借鉴振荡流作用下圆柱的拖曳力系数,根据模拟结果拟合了振荡流作用下颗粒拖曳力系数随斯托克斯数和雷诺数变化的周期修正公式;借鉴明渠流中颗粒拖曳力系数的壁面修正形式,拟合了拖曳力系数随壁面距离和雷诺数变化的壁面修正公式. 展开更多
关键词 振荡流 拖曳力系数 近床面颗粒 周期影响 壁面影响
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多沙河流悬移质含沙量预测方法探讨 被引量：2
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作者 邢晶尧 《水利技术监督》 2025年第1期155-157,共3页
为提高多泥沙河流含沙量预测的适用性,文章采用队列回归模型,以辽宁地区多泥沙河流柳河为具体实例,结合柳河彰武站近20年含沙量实测数据,分析队列回归模型对多泥沙河流含沙量预测的适用性。结果表明,队列回归模型通过建立含沙量回归模型... 为提高多泥沙河流含沙量预测的适用性,文章采用队列回归模型,以辽宁地区多泥沙河流柳河为具体实例,结合柳河彰武站近20年含沙量实测数据,分析队列回归模型对多泥沙河流含沙量预测的适用性。结果表明,队列回归模型通过建立含沙量回归模型,其含沙量预测误差总体在±20%以内,适合于多泥沙河流含沙量预测。 展开更多
关键词 含沙量预测 队列回归模型 适用性分析 多泥沙河流
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