建闸河口闸下潮波变形数值模拟研究

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建闸河口闸下淤积问题1

江苏省入海河道众多，解放以来，江苏省入海河道众多，解放以来，为了挡潮御卤，防洪蓄淡，潮御卤，防洪蓄淡，江苏沿海修建了大量的挡潮闸，除灌河口外，潮闸，除灌河口外，其它入海水道均已修建了挡潮闸， 118座其中大、中型挡潮闸就有60 挡潮闸，达118座，其中大、中型挡潮闸就有60 挡潮闸建成后改变了河口的潮波运动，多座，挡潮闸建成后改变了河口的潮波运动，破坏了径流及潮流之间的平衡，破坏了径流及潮流之间的平衡，带来了一系列的淤积问题。的淤积问题。
水位水位流速 (m /s) 含沙量 3 (kg/m ) 流速
(m ) 2.0
建闸前 ( 1953.8.27 大潮 )
含沙量
1.0
2.0
12 1.0 0 1.0 8 10
14 16 18 20 22 24
0
1.0
0
a 前进波型
水位
建闸后
1.0 1.0 2.0
( 1961.5.31 大潮 )
闸下淤积带来的危害也是明显的。闸下淤积带来的危害也是明显的。由于淤积而削弱河口的泄洪能力，影响上游的排灌环境，而削弱河口的泄洪能力，影响上游的排灌环境，恶化下游的通航条件，威胁水闸的正常运行，使恶化下游的通航条件，威胁水闸的正常运行，工程维护的投入不断增加，工程维护的投入不断增加，防汛排涝效果逐年降影响河口的防汛安全。因此，低，影响河口的防汛安全。因此，研究我国建闸河口的泥沙淤积及其对策问题，河口的泥沙淤积及其对策问题，对入海河口的规划治理以及挡潮闸的建设运用，划治理以及挡潮闸的建设运用，具有十分重要的意义。意义。
滦
河
屈家店闸
宁车沽闸

河口区重大工程活动对河床演变影响的数值模拟研究

沿海高速建设等；同时航道升级和开发也在逐步实施，如广州港出海航道三期工程、圳西部公用航道工程等；深另外，举世瞩目的港珠澳大桥工程也已开工建设。如此众多的工程建设，无疑会导致伶仃洋水域水沙动力环境的变化。而其中不乏规模宏大的建设项目，广州港出海如航道三期工程和港珠澳大桥工程。以往的研究，以口多门为界，析工程建设对伶仃洋水域滩槽变化的影响。分
口门的整治开发、大铲湾港区工程、深圳机场工程、深圳
对于河口区的大型涉水工程，其影响可能波及河口
区乃至上游三角洲网河区，因此研究考虑先应用一维网
河区、维河口区联解的潮流泥沙数学模型，从联解二再
第２期２１０１年２月
广东水利水电
ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧＡＴＥＲＷＲＥＳＯＵＲＣＥＳＡＮＤＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ
Ｎｏ２．Ｆｅ２１ｂ．０１
河口区重大工程活动对河床演变影响的数值模拟研究
卢素兰，星科，蒋吴琼
：
影响水域再应用局部二维潮流泥沙数学模型进行河床冲淤变化的详细研究。笔者认为，个研究思路是合理可这取的，既全面又有侧重点。伶仃洋水域的开发建设将继
续下去，重大项目必不可少，如近期重新提上议事日程的大小铲岛规划港区项目。本研究既可为工程项目的方案节点方程：

河口航道整治工程水动力及河床变形响应数值模拟研究的开题报告

河口航道整治工程水动力及河床变形响应数值模拟研究的开题报告一、选题背景河口航道是连接江河和海洋的重要通道，对于国家经济发展和航运业的繁荣具有重要意义。

但由于长期的人类活动和自然因素的影响，河口航道存在着水动力和河床变形等问题，给航运带来了极大的安全隐患和航行难度。

为了保障航运的顺畅和安全，需要对河口航道进行整治工程。

在进行整治工程前，需要对其水动力和河床变形进行数值模拟研究，以了解工程对河口航道水动力和河床变形的影响，并制定出合理的整治方案。

二、研究内容和目的本研究选取某河口航道为研究对象，基于数值模拟技术，对其水动力和河床变形进行研究。

具体研究内容包括以下方面：1. 航道水动力数值模拟：利用数值模拟技术，对航道内的水流进行模拟，并计算出水流的速度、水深、水位等参数，以了解航道内水动力的分布和变化规律。

2. 河床变形数值模拟：利用数值模拟技术，对航道内的河床进行模拟，并计算出河床的变形程度、河床高度等参数，以了解河床变形的规律。

3. 整治工程方案模拟：基于对航道水动力和河床变形的分析，制定出合理的整治工程方案，并进行数值模拟，以评估方案的可行性和有效性。

本研究旨在通过数值模拟研究，深入了解河口航道的水动力和河床变形特征，为河口航道整治工程的实施提供科学依据和技术支持。

三、研究方法和步骤本研究采用以下方法和步骤：1. 数据采集：收集航道水流、潮汐、风浪等数据，并获取航道地形、河床高程等相关数据。

2. 建立数学模型：利用数学方法和流体力学理论，建立河口航道的水动力和河床变形数学模型。

3. 数值模拟：运用计算机数值模拟软件，分别对航道的水动力和河床变形进行数值模拟，并得出相应的数学结果和分析报告。

4. 整治工程方案评估：基于对航道水动力和河床变形的分析和评估，制定出合理的整治工程方案，并进行数值模拟，以验证方案的可行性和有效性。

四、预期成果通过本研究，预期得到以下成果：1. 河口航道水动力和河床变形的数值模拟分析报告；2. 针对性的河口航道整治工程方案，以及该方案的数值模拟分析报告；3. 可靠的河口航道整治工程实施方案。

建闸河口闸下淤积模拟研究的开题报告

建闸河口闸下淤积模拟研究的开题报告【摘要】闸口淤积问题严重制约了闸口的运行效率和下游水利工程的安全性。

本研究旨在通过建立闸口闸下淤积模型，探究不同情况下淤积的变化规律，并提出相应的治理措施。

研究选择闸口为对象，采用计算流体力学方法对闸口进行模拟，取得了一定的研究成果。

【关键词】闸口淤积；模拟；计算流体力学；治理措施【引言】随着城市化进程的加速和人们生活水平的不断提高，水资源的需求也越来越大，各地涌现出越来越多的水利工程。

然而，在水利工程建设中，闸口淤积问题难以避免，导致闸口运行效率低下，危及下游水利工程安全。

因此，探究闸口淤积的形成机理以及相应的治理措施，对于确保水利工程的正常运行具有重要的意义。

【研究目的】本研究旨在通过建立闸口闸下淤积模型，探究不同情况下淤积的变化规律，并提出相应的治理措施，为水利工程建设提供参考。

【研究内容】本研究主要内容包括：1、闸口闸下淤积模型的建立：采用计算流体力学方法建立闸口闸下淤积模型。

2、模型验证：通过与实际情况对比验证模型的准确性。

3、淤积变化规律研究：探究不同情况下淤积的变化规律。

4、治理措施探讨：提出相应的治理措施，以减少闸口淤积对工程的影响。

【研究方法】1、计算流体力学方法：采用计算流体力学方法对闸口进行模拟。

2、实测数据法：通过实测数据对模型进行验证。

3、统计学方法：采用统计学方法对淤积变化规律进行分析。

【研究预期成果】本研究预期达到以下成果：1、建立闸口闸下淤积模型并验证其准确性。

2、探究不同情况下闸口淤积的变化规律，为相应的治理措施提供理论基础。

3、提出相应的治理措施，为闸口淤积的治理提供实际指导。

【研究进度安排】本研究预计需要三年时间，具体进度安排如下：第一年：完成闸口闸下淤积模型建立，并进行模型验证。

第二年：探究不同情况下淤积的变化规律。

第三年：提出相应的治理措施，并进行实验验证。

【结论】本研究将为解决闸口淤积问题提供理论和实践上的指导。

同时，本研究所采用的计算流体力学方法，可以为其他水利工程的模拟研究提供借鉴和参考。

潮汐河口动床洪水的数值模拟

摘要 : 潮汐河口洪水水位受流域来水和海域潮汐双重作用 ,动力机制复杂 ,在特大洪水作用下 ,河口床面边界还将发生显著变形 ,造成水面相应明显升降 ,以致用定床模型预报洪水位误差很大。本文以钱塘江河口为例 ,采用 Delft3D 数学模型对潮汐河口洪水水位进行二维数值模拟试验。在定床和动床模型均取得良好验证的基础上 ,进一步预报洪水过程 , 发现定床模型可产生近 1m 的计算误差 ; 而动床模型则能比较精确地计算整个洪水过程的水位 ,最大误差不超过 0108m 。因而预测冲淤幅度较大的潮汐河口的洪水水位最好采用动床数学模型。论文还就洪水位的空间分布探讨弯道水面横比降随洪水流量的变化。关键词 : 河流泥沙工程学 ; 潮汐河口 ; 洪水水位 ; 二维动床模型 ; 数值模拟中图分类号 : TV14 文献标识码 : A
Numerical simulation of flood on movable bed of a tidal estuary
HUANG Saihua , SUN Zhilin , ZHU Lili ( Department of Hydraulic and Ocean Engineering , Zhejiang University , Hangzhou 310028) Abstract : The dynamical mechanism of water level in tidal estuaries is complicated owing to the cooperation of flood runoff and tidal current . Under extreme flood the considerable change of bed boundary would also cause the obvious rise and fall of water level correspondingly so that the prediction of the flood water level , based on a fixed bed model , would be inaccurate. Delft3D numeral model is adopted to simulate the water level of flood in tidal estuaries. The water level during flood is simulated respectively by two models ,the fixed bed and the movable bed , which are well verified. The comparsion of the water level computed with the measured data indicates that error nearly 1m occurs when the fixed bed model is used ,whereas the error is less than 0108m when the movable bed model is adopted. The latter has much higher precision and thus the 2D movable bed model should be adopted to predict the flood water level in tidal estuaries with the rapid varied bed. Moreover , the spatial varieties of the lateral hydraulic slope in the estuarine bends during flood are discussed. Key words : river sediment engineering ; tidal estuary ; water level of flood ; 2D movable2bed model ; numerical simulation

建闸河口闸下淤积问题研究综述

１月
水运工程
Ｐｒｏｔ＆ＷａｅｗｙＥｎｉｅｒｇｔｒａｇｎｅｉｎ
Ｊｎ２１ａ．０２
Ｎｏ１ＳｒａＮｏ４２．ｅｉｌ．６
总第４２６期
建闸河口闸下淤积问题研究综述木
徐雪松，窦希萍星，张新周，陈，曲红玲
ｍｅｈｎｓｎｍｕａｏｕｙａｈｍｅａｄａｒａｎｔｉｐｏｌｍ．ｎｃｏｓｉｕｎｉｇｈｉａｉｃａｉａｄｓｌｉｎｓｄｔｏｎｂｏｄｏｓｒｂｅＭａｙｆｔｒｎｅｃｅｓｔｎｍｉｔｔｈａｆｌｎｔｈｏ
１ａｅｓｍｍａｉｅｎｌｄｎｈｉａｕｒｎ，ｈｅｇｈｏｒａｉｎｃａｎｌｄｎｍｉｅｔｒｓｏｓｕｒｎｒｕｒｄｉｃｕｉｇｔｅｔｌｃｒｅｔｔｅｌｎｔｆｒｉｔｈｎｅ，ｙａｃｆａｕｅｆｔａｉｅｚｄｉｇｏｅｎ，ｈｙｅｆｒｅｓｄｗｓｒａｓｕｃｓｌｃｔｎｏｌｉｅ，ｔ．ｈｅｅｔｘｓｉｇｉｈｒｖｏｓｓｄｔｔｅｔｐｓｏｖｒｏｎｔｍｌｉｅ，ｏａｉｆｕｃｓｅｃＴｅｄｆｃｓｅｉｔｎｔｅｐｅｉｕｔｙｉｅｏｓｎｕａｔｔｄａｄｓｇｅｔｎｒｉｅｅｄｒｃｉｎａｄｍｅｈｄｆｕｕｅｓｕｙｓｒｅｎｕｇｓｉｓａｅｇｖｎｔｔｉｅｔｎｔｏｓｏｔｒｔｄ．ａｏｏｈｏｆ

模拟潮汐河口洪水风险的潮闸控制模型

防御１０ａ一遇的洪水，随着海平面的上升和降雨的加大，水风险也进一步增大。工程措施效果显示：０但洪
仅在河口处建造水闸，不但不能抵御气候变化带来的灾害，而将增大洪水风险；择性地移除部分大堤，反选
配合水闸的建设，明显降低洪水风险，当海平面上升到ｌ时，个工程组合的功效快速减弱，因在将但ｍ这原
于随着海平面的上升，闸关闭的时间越来越长，流将积累在上游并最终导致洪兜。潮径
气候变化正成为导致洪涝灾害增多的一个重要因素。除了自然因素外，越来越多的在洪泛区内建造的建筑物也会导致
洪灾增多，因为建筑物所在之处原来可以积蓄部分洪水，现
同样的速度下沉；其次，国气候研究小组（ＣＰ２的研英ＵＫＩ０）
约１Ｏ亿英镑。２０００年并不是唯一受灾的年份，１９在９９～２００３这５ａ期间，险公司总共支付了超过５保Ｏ亿英镑的赔
偿金，前５ａ的两倍多。未来洪灾预报（ＴＩ２０）示，是Ｄ，０４显
（江水利委员会长江口水文水资源勘测局，长江苏太仓２５３）１４１
摘要：析了英国南部海岸海平面上升和径流增强对堤防的影响，用ＨＣ—ＲＳ数学模型对阿伦河分选ＥＡ

水坝闸门自由出流的数值模拟与分析

量Ｅ１的流体位于ｘ＝０处ꎬ 在达到稳态时ꎬ 进行了
时长为１００ｓ的瞬变流动分析ꎬ 以便检测系统的动
能和湍流情况ꎮ
３结果
３１流量特性
从图４可以看出ꎬ 模拟收缩系数在ａ / ｅ１ < ０４
时逐渐减小ꎬ 当ａ / ｅ１ > ０４时随ａ / ｅ１的增大而增
大ꎬ 呈现出与现有实验数据相似的趋势ꎮ 对于闸门
是由于边界层增长和闸门上下游段能量损失造成
位为２４７ｍꎬ 调洪库容为１５亿ｍ３ ꎬ 兴利库容为
坝顶高程２５２ｍꎬ 坝顶长３７１ｍꎬ 坝顶宽２０ｍꎮ 溢流
堰堰顶高程２２７ｍꎬ 装有６扇１２ｍ × １０ｍ平板闸门ꎬ
本文以该工程闸门各项参数作为数值模拟的初始输
入参数ꎮ
１４２
性流体中ꎬ 假定流动是不旋转的ꎬ 并且具有恒定的
比能ꎬ 将实平面中的流动映射为复势平面中的矩
收稿日期: ２０２０￣１２￣１８
作者简介: 万艳(１９７４年—) ꎬ 女ꎬ 工程师ꎮ
工程实践
２０２１年第４期
水利技术监督
图１闸门平面图
形ꎬ 再将其细分为矩形网格ꎬ 很好地解决了上述收
缩系数存在的差异ꎮ
２２数值建模
通过ＣＦＤ软件包中Ｆｌｏｗ￣３Ｄ程序的有限体积
法来求解ＲＡＮＳ方程
[１４]
ꎬ 不可压缩流动的一般控
制范围、连续性方程和变量ꎬ 由式(３) —(４) 给出:
∂
(ｕＡ ) ＝０
∂ ｘ１ｉｉ
∂ ｕｉ
∂ ｕｉ
１
１ ∂ρ
＋ ( ｕｊＡｊ
) ＝

不同引河长度下河口闸下淤积形态数值研究

第３４卷第４期
２０１３年８月
水
道港口
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１３
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒｗａｙａｎｄＨａｒｂｏｒ
不同弓Ｉ河长度下河口闸下淤积形态数值研究
随着社会经济不断发展，河口地区的重要性日益凸。为满足船舶航运、防洪排涝以及水资源综合利用
等需求，越来越多的河口均已建闸，成为改善河口条件的重要手段之一。但是已有Ｔ程经验表明，占显著
流，岸线ｆ｝Ｈ折、水深较浅、河宽较窄，河道宽度２１０～４００１ＴＩ。在河道弯曲的凹岸一般有深槽，水深达５～１０１１１，【＿１
段的水深也达５～１０１ＴＩ，其余的水深在５ｍ以内。口外海域岛屿星罗棋布，水道纵横交错，沟槽、浅滩相问分

不同引河长度建闸后闸下河道淤积形态及最大淤积强度特征的还不多。采用平面二维水沙模型，研究引河长度Ｆ｝１长变短乃至ｎ外建闸闸下淤积形态和淤积特点，可为河广１建闸规划与设计提供参考。本文以甬江建闸］程为例，计算不同闸址方案实施后的年泥沙回淤分布情况。
收稿日期：２０１２ — １ｌ一２２；修回日期：２０１２ — １２－０５

26建闸河口闸下淤积问题研究综述

2012 年 1 月第 1 期总第 462 期水运工程Port & Waterway EngineeringJan. 2012No. 1 Serial No. 462河口区是河流与受水水体的接合地段，受水水体可以是河流、湖泊、水库和海洋，通常我们提及的河口多指潮汐河口，即陆域下泄的淡水与海域随潮上溯的海水的交汇区域，该区域内兼有河流与海洋两种力量及叠加后的动力因素，情况十分复杂。

从世界范围内来看，辽阔的河口地区大都是人口稠密、工农业生产特别发达的地方。

我国包括台、琼及其他一些大岛在内的长达21 000 km 左右的海岸线上分布着大小入海河口1 800余个[1]，河口地区工农商业繁盛、交通便利，是我国经济最发达的地区。

但是，人类活动也在相当程度上干预了河口地区的自然环境，出现了水域污染、农业灌溉、土地盐碱化等一系列问题。

因此，河口的治理、保护和开发在国民经济中占有十分重要建闸河口闸下淤积问题研究综述*徐雪松1，窦希萍1，陈星2，张新周1，曲红玲3（1. 南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏南京 210024；2. 河海大学，江苏南京 210098；3. 江苏省交通规划设计院有限公司，江苏南京 210005）摘要：挡潮闸作为河口治理的一项重要措施，在我国广泛采用。

河口建闸在为河口地区的经济发展做出积极贡献的同时也带来了严重的闸下泥沙淤积问题，限制了河口资源的综合利用。

介绍我国建闸河口闸下淤积情况，并阐述国内外学者针对闸下淤积问题进行的机理探讨和模拟研究。

总结出影响闸下淤积形态的多个因素，包括潮流作用、闸下引河长度、河口泥沙的动力特性、闸下港道类型以及建闸位置等。

提出以前的研究中存在的缺陷并针对性地建议今后的研究方向和研究途径。

关键词：建闸河口；闸下淤积；影响因素中图分类号：TV 148 文献标志码：A 文章编号：1002-4972(2012)01-0116-06收稿日期：2011-07-01*基金项目：水利部公益性行业科研专项（200801016）；国家自然科学基金（51079088）作者简介：徐雪松（1987—），男，硕士研究生，研究方向为港口、海岸及近海工程。

有闸分汊河口的水动力模拟

量，供依据．型还可根据水利枢纽实际要求，提模提供闸门调控设计．关键词：维数学模型；汊河口；闸一分水中图分类号：Ｖ３．Ｔ１５１文献标识码：Ａ文章编号：００１８（０２０ — １３０１０ —９０２０）５００ — ４
收稿日期：０１１ —０２０ — １２
作者简介：童朝锋（９３）．１７一男浙江宁波人．士研究生．博主要从事港口航道及海岸工程研究．
维普资讯
河海大学学报（自然科学版）
２１尺
建闸后的水动力条件．虑分汉河道上有枢纽，用了一维数学模型进行水流数值模拟．考采
１一维非恒定流数学模型
１１控制方程．
一
维非恒定流ＳｎＶｎｎ基本方程ｉ — ａｔｅａｔ
ａｏ
ａｏ＋２￡ｕａ０ａａｚ
＋
＝ｑ＋ｇ：０
（）１（）２
＋（一Ｂ２ｕ）
式中：— — 时间坐标；￡ —— 空间坐标； —— 流量； — — 水位； — 断面平均流速；ｌ — 糙率； —— 过ＱＺ — ， — Ａ
流断面面积； — — 主流断面宽度； — 水面总宽度； — — 水力半径； —— 旁侧人流流量．ＢＢ— Ｒｇ１２方程离散．
根据连续性条件得
式中ｉ示闸上，＋１表ｉ表示闸下．

潮汐河口建闸后闸上江道冲淤变化分析——以曹娥江大闸为例

为丰水年冲、枯水年淤；而年内变化特征是洪水期冲、枯
水期淤。
根据曹娥江东沙埠水文站（１９８３年后上移至花山）统
计，曹娥江多年平均径流量为７７．３ｍ３／ｓ，具有山溪性河流洪枯悬殊的特点。
曹娥江河口潮汐为非正规半日潮，潮波传人钱塘江至曹娥江河口时已显著变形，涨潮历时一般为３．Ｏ０—４．Ｏ０ｈ，
高程变化图。分析可见：
（１）２００８年５月时大闸尚未完全建成，河１２１段仍有潮
水进出，在径流和潮流的相互作用以及由于河床易冲易淤的特性，使得曹娥江河床高程沿纵剖面呈 “ 中间高，两头低”分布，沙坎顶点位于花宫渡附近（汇联闸一带），河床
涨潮流速大于落潮流速，从而涨潮含沙量及输沙量远大于
段的上段修建了拦河节制闸上浦闸。上浦闸以上以径流作
用为主；上浦闸以下至口门受径流和潮流共同作用。
落潮，涨、落潮输沙量的比值一般达３— ４倍，河道以淤积为主。反之，当曹娥江上游径流量较大时，落潮流速增大，河道就会产生冲刷。因此，曹娥江河床年际变化特征表现
章宏伟，等：潮汐河１２１建闸后闸上江道冲淤变化分析含沙量较高，垂线平均含沙量一般在３．０ｋｅ，／ｍ３左右，最大
可达１０．０— ２０．０ｋｒ，／ｍ３。
２曹娥江河口及大闸枢纽工程概况
２．１建闸前水沙及河床演变特性

河口建闸对河道河口及近岸海域水环境的影响研究

ＪＡＯｎ，ＵＮｉｎ，ＩＮａＳＪａＴＡ０ｉｎｈａＪａ — ｕ
（ｃａｉａｐｒｍｅｔＭｅｈｎｃｌＤｅａｔｎ，ＭｅｈｎｃｌＥｎｉｅｒｎｏｌｇ，Ｔｉｎｉｉｅｓｔ，Ｔａｊｎ３０７，ｈｎ）ｃａｉａｇｎｅｉｇＣｌｅｅａｊｎＵｎｖｒｉｙｉｎｉ００２Ｃｉａ
ｓｕｃｎｈｔｔｅｐｌｕｅｒａｏｈｅｒｈｒｎｓｕｒｌｂｘｅｄｔｒｈｎ７ｔｍｅ．ｌｉｅａｄｔａｈｏｌｔｄａｅｆｔｅｎａｓｏｅａｄｅｔａｙｗｉｅｅｔｎｏｍｏｅｔａｉｓｌ
维普资讯
２００５年６月Ｎｏ２．
港工技术
・７・
河口建闸对河道河口及近岸海域水环境的影响研究
焦楠，孙健，陶建华
３０７）００２
（天津大学机械学院力学系，津天
ＡｂｓｒｃＢｙｕｉｇＤ，２Ｈｙｄｏｄｎａｃｍｏｌａｗａｅｕａｉｙｍｏｄｌｏｑｔｃｅｉｏｎｎｔｉｔａｔ：ｓｎ１Ｄｒｙｍｉｄｅｎｄｔｒｑｌｔｅｎａｕａｉｎｖｒｍｅｎｔｅｕｐｓｒａ，ｅｔａｙａａｓｒｕｅｔｌｉｅｂｕｌｎｈｅｒｖｅｓｕｒｓｓｍｕａｅ．Ｔｈｅｒｓｔｓｗｓｈｔｅｍｓｕｒｎｄｎｅｒｈｏｅｄｏｓｕｃｉｄｉｔｉｒｅｔａｙｉｉｌｔｄｅｕｌｈｏｔｔｔｅａｅａｅｃｎｅｔａｉｎｏｈｌｕｔｎｔｗｉｌｂｎｃｅｓｄｂ．ｏ３ｉｅｅｔｈｅｂｌｆｔｈａｈｖｒｇｏｃｎｒｔｏｆｔｅｐｏｌａｌｅｉｒａｅｙ１０ｔ．５ｔｍｓｄｕｏｔｕｉｄｏｈｅ

黄浦江河口建闸挡潮效果初步分析

黄浦江河口建闸挡潮效果初步分析崔冬;赵庚润;卢永金【摘要】在探讨计算水情和水闸调度运行方案的基础上,采用3种尺度的河网模型对黄浦江河口建闸的挡潮效果进行定量分析,并研究了不同调度参数(起关潮位和关闸历时)对挡潮效果的影响.研究结果表明,在遭遇千年一遇风暴潮时通过合理调度黄浦江河口闸门可将进潮量减少约80％,闸内干流段高潮位降低1.7～2.4m,能有效提高上海市区的防汛能力.%By discussing hydrological conditions and operational schemes of sluices, the river net models at three kinds of scales are employed to quantitatively analyze the efficiency of construction of a tidal sluice in the estuary of Huangpu River. The effects of different operational parameters (tidal stage for closing and duration of closing sluice) on the efficiency of tidal operation are investigated. The results show that after the construction of the tidal sluice in the estuary of Huangpu River, about 80% of the inflowing flood volume can be reduced and the water level inside the sluice under the highest tidal stage may have a decrease of 1.7- 2.4m when the once-in-a-thousand-year storm surge occurs, and it can effectively raise the flood control capability in Shanghai Municipality.【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2012(032)001【总页数】4页(P54-57)【关键词】河口水闸;河网模型;挡潮效果;黄浦江【作者】崔冬;赵庚润;卢永金【作者单位】上海市水利工程设计研究院,上海200061;上海市水利工程设计研究院,上海200061;上海市水利工程设计研究院,上海200061【正文语种】中文【中图分类】TV135.1黄浦江上接太湖,下通长江口,穿越上海市中心城区,是区域行洪除涝的重要排水河道,其两岸防汛墙是保障上海市区防汛安全的重要屏障。

河口挡潮闸闸下低潮缺失水位修正方法

河口挡潮闸闸下低潮缺失水位修正方法曹丹旭;陈永平;甘敏;周天逸【摘要】河口挡潮闸闸下低潮水位资料周期性缺失可能导致闸下潮汐调和分析结果出现偏差,从而直接影响到闸下水位过程的预报精度.针对这一问题,提出了一种闸下低潮缺失水位的修正方法,利用潮汐过程曲线的对称性对低潮缺失水位资料进行初步修正,然后根据调和分析自报结果对修正数据进行迭代更新,直至潮汐调和常数不再变化.验证结果表明,该方法可有效提高闸下水位过程的自报精度,其成果在2014年宁波高背浦闸闸下测站的潮汐预报中得到了良好应用.%The periodic lack of database about water level below low tide is a normal problem in the downstream area of a barrage in tidal estuaries, which may cause significant errors in harmonic analysis of the tidal level at that area. A modified method is proposed to solve this problem. The preliminary modification is to approximate the missing low water level by the neighboring measured high water level based on the tidal asymmetric characters, then the self-modification is repeatedly performed until the tidal harmonic constants keep unchanged. Verification results show the modification method can effectively and efficiently solve the question associated with the missing low tide data problem. This method is successfully applied in the forecast of tidal level in Gaobeipu, Ningbo in 2014.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】6页(P42-47)【关键词】闸下水位预报;天文潮;调和分析;资料修正【作者】曹丹旭;陈永平;甘敏;周天逸【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV221;U656潮汐资料作为海岸地区的基础数据，在潮位预报、潮流动力模拟以及河口海岸泥沙输运研究等方面发挥着重要作用[1]。

潮汐河口闸下风暴潮特征模拟

第2期 2018 年 4 月
水利水运工程学报
HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING
No.2 Apr. 2018
D O I：1 0 .1 6 1 9 8 /j.c n k i.l0 0 9 - 6 4 0 X .2 0 1 8 .0 2 .0 0 1 章卫胜，周钧，王金华，等. 潮汐河口闸下风暴潮特征模拟 [ J ] . 水利水运工程学报，2 0 1 8 ( 2 ) : 1 - 9 . (ZHANG We油 eng， ZHOU Ju n ， WANG Jinhua，et al. Numerical simulation of storm surge characteristics in downstream of tide sluice located at tidal estu ary [J]. Hydro-Science and Engineering, 2 0 1 8 (2 ) ：1-9. (in Chinese))
收稿日期：20 1 7 -0 6 -1 7 基金项目：国家重点研发计划课题资助项目（2016YFC0401505) 作者简介：章卫胜（1979— ），男，安徽青阳人，高级工程师, 主要从事海岸动力学研究。E-mail: weisheng_zhang@
2
水利水运工程学报
程 ,“ 9711” 风暴潮过程可减少闸门过流流量的20% ~ 25% 。
关键词：建闸河口；风暴潮；边界反射；防洪排水；里下河
中图分类号：P731.23
文献标志码：A
文章编号：1009-640X ( 2018) 02-0001-09

平原河网河口建闸对水环境影响一二维耦合模拟

图 3 河口位置（5# 水文测验点处）建闸前后 COD 浓度对比
图 4 涨憩时刻 COD 浓度增量分布
图 5 落憩时刻 COD 浓度增量分布
（二）闸下二维水质数学模型
二维水质模型基本方程为：
∂C ∂t
+
u
∂C ∂x
+
v
∂C ∂y
−
∂ ∂x
(Dx
∂C ∂x
)
−
∂ ∂y
(Dy
∂C ) ∂y
+
Sc
-
受径流与潮流的影响。COD 是新洋港河口代
178
区域治理
CASE 案例
表性污染指标，图 2(d) 为从河口至外海实测 COD 浓度值与模拟结果比较，越靠近内河 COD 浓度越高，水流入海后受潮流稀释作用 COD 浓度有所降低。由图可以看出，COD 模拟值与实测值偏差较小，基本反映了河口水质分布规律。因此可以认为所建立的潮流水质一二维耦合模型较为合理，可用于新洋港河口挡潮闸的水质影响分析。
（4）
式中：µ 为流量系数；L 为闸孔宽度，m；
e 为闸孔开启高度，m；H0为闸上游水深，m； hz为为下游收缩断面处漩涡表面水深，m。
（四）一二维模型耦合计算
在数值计算过程中，将一维模型计算得
到的流量以点源的形式输入到二维模型网格
节点中，将二维模型网格节点上的水位输入
到一维模型水位节点上，从而实现一维与二
∂C = − 1 ∂ (QC ∂t A ∂l
)
+
1 A
∂ ∂l
(DL A
∂C ∂l
)
+
SC
+
FC
（1）
式中，C (mg/L) 为水质浓度；Q(m³/s) 为流量；A(m2) 为过流断面面积；SC (mg/(L·s) 为单位水体内的水质源 / 汇项，包括干支流汇入、污染源加入；DL (m2/s) 为弥散系数； FC为生化反应项。工农业及生活污染源排放对河流水质的影响在模型源项中计入。

模拟潮汐河口洪水风险的潮闸控制模型

模拟潮汐河口洪水风险的潮闸控制模型
张志林
【期刊名称】《水利水电快报》
【年(卷),期】2006(027)024
【摘要】分析了英国南部海岸海平面上升和径流增强对堤防的影响,选用HEC-RAS数学模型对阿伦河进行了研究,模型中采用了不同水文条件和工程组合.结果显示,就阿伦河而言,目前的防洪潮设施足以防御100 a一遇的洪水,但随着海平面的上升和降雨的加大,洪水风险也进一步增大.工程措施效果显示:仅在河口处建造水闸,不但不能抵御气候变化带来的灾害,反而将增大洪水风险;选择性地移除部分大堤,配合水闸的建设,将明显降低洪水风险,但当海平面上升到1m时,这个工程组合的功效快速减弱,原因在于随着海平面的上升,潮闸关闭的时间越来越长,径流将积累在上游并最终导致洪灾.
【总页数】15页(P41-54,58)
【作者】张志林
【作者单位】长江水利委员会长江口水文水资源勘测局,江苏,太仓,215431
【正文语种】中文
【中图分类】TV66
【相关文献】
1.挡潮闸闸墩高性能大体积混凝土温度效应与控制 [J], 杨中;吴晓荣;刘成
2.潮汐河口闸下风暴潮特征模拟 [J], 章卫胜;周钧;王金华;张金善
3.感潮河网区风暴潮洪水风险模拟研究——以中顺大围为例 [J], 杨莉玲;杨芳;余顺超;徐峰俊
4.挡潮闸外迁对闸下水动力特征影响的概化模型研究 [J], 朱延熙;诸裕良;黄惠明;王烨人
5.基于二维水沙数学模型分析挡潮闸闸下淤积特征——以连云港沿海车轴河闸为例[J], 肖怀前;许永平;严后军
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建闸河口潮波变形概化模型研究

建闸河口潮波变形概化模型研究*徐雪松，窦希萍，赵晓冬，王向明，张新周（南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏南京210024）摘要：概述潮汐河口潮波变形的普遍性及建闸前后影响变形的不同因素。

建立了概化河口闸下河道物理模型，说明了模型设计的理论依据及模型布置方案。

通过概化模型对建闸河口不同引河长度的潮波变形特性进行模拟研究，得到不同闸址建闸后潮波变形的共性和差异。

闸下引河长度对潮波变形的影响明显，随着闸址距河口距离的增加，沿程潮差的增减趋势发生变化；建闸后涨潮平均流速与落潮平均流速的比值变化趋势与引河长度紧密相关。

关键词：建闸河口；概化物理模型；引河长度；潮波变形中图分类号：TV 148.+2文献标志码：A文章编号：1002-4972（2011）06-0006-05Generalized model study on tidal wave transformation in estuaries withbarriers constructedXU Xue-song,DOU Xi-ping,ZHAO Xiao-dong,WANG Xiang-ming,ZHANG Xin-zhou (Key Lab of Port,Waterway and Sedimentation Engineering of the Ministry of Transport,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210024,China)Abstract:Overviewing the universality of tidal wave transformation in the estuaries with tidal barriersconstructed,and different factors influencing the transformation before and after the construction of barriers,this paper established the generalized model and expounded the theoretical basis of model design and the model layout.Simulation study on the phenomenon of tidal wave transformation with different length of irrigation channel through generalized physical model was carried out,and several conclusions were drawn.The length of irrigation channel influences tidal wave transformation obviously,including the difference of tidal process under various conditions,different trends of tidal range along the irrigation channel and the change of velocity ratio of flood and ebb tide with the length changing.Key words:estuary with barrier;generalized physical model;length of channel;tidal wave transformation收稿日期：2010-12-13＊基金项目：水利部公益性行业科研专项（200801016）；国家自然科学基金（51079088）作者简介：徐雪松（1987—），男，硕士研究生，从事港口、海岸及近海工程研究。

河口湾边滩围垦的潮波变形数值模拟

河口湾边滩围垦的潮波变形数值模拟
辛文杰
【期刊名称】《水利水运科学研究》
【年(卷),期】1997(000)004
【摘要】本文采用潮流数值模拟的方法，以中国华南的珠江口黄茅海河为例，进行边滩围垦后湾内潮波变形的模拟计算。

数学模型在完成了对实测水文资料的验证之后，对黄茅海河口湾边滩围垦的不同工况进行了潮流场的对比计算。

计算结果表明，湾内潮差和纳潮量与围垦规模成反比，流速分布的变化与边难围垦位置关系密切。

在较浅的边滩上适度围垦，新岸线保持适当的放宽率，对湾内的潮波变形影响不大。

【总页数】20页(P300-319)
【作者】辛文杰
【作者单位】南京水利科学研究院河港研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TV148.5
【相关文献】
1.建闸河口闸下潮波变形数值模拟研究 [J], 王向明;张新周;窦希萍;赵晓冬;朱明成;李肖肖
2.海平面上升导致渤、黄、东海潮波变化的数值研究Ⅱ——海平面上升后渤、黄、东海潮波的数值模拟 [J], 于宜法;刘兰;郭明克
3.海平面上升导致渤、黄、东海潮波变化的数值研究Ⅰ——现有的渤、黄、东海潮
波的数值模拟 [J], 于宜法;郭明克;刘兰
4.珠江"伶仃洋河口湾-虎门-潮汐通道"的潮波传播特征 [J], 谢梅芳;张萍;杨昊;傅林曦;王恒;蔡华阳;杨清书
5.长江口洪水期潮波变形数值模拟研究 [J], 路川藤;罗小峰;韩玉芳
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图1
概化物理模型河口区范围
图2
概化物理模型地形
图3
概化物理模型试验
•
20
•
水运工程
2012 年
采用冻结法处理动边界，当网格水深小于某一定数时，认为此网格露出水面，可令糙率n取一个
k 30 V8 Z8 m
接近于无穷大的正数（如1030），同时为使计算进行下去，在露出单元水深点给定微小水深（0.01 m），当网格水深大于某一定数时，则认为此网格将淹没在水中，并纳入正常的运算。 1.2.3 离散求解控制体积法得到的离散方程具有良好的积
[3-6] [2]
附近，南北边界范围包括河口轴线南北向宽度约 7.2 km范围内的海域（图1）。进入河口后，引河 1 8，边滩底高程3.0 m。 ∶ 地形进行概化设计，总长约77 km，引河宽约660 m，引河航道底宽约220 m，底高程-4.0 m，航道边坡概化物理模型（图2～4）水平比尺1 550，垂 ∶
48 k
km 57 10 10 v Z
k 24
m
V7 Z7
3k
m
6k
km 18 6 Z6 V
9k
m
12
km
V4 Z4
m V3 Z3
V2 Z2
V5 Z5
Z9
m V9
河口 1 V Z1
图4 概化模型的平面布置
分守恒性，为此采用控制体积法离散方程，将二维通用微分方程在控制体积内积分，由对流扩散方程的特点，设节点之间物理量按幂函数规律变化，与对流及扩散强度有关，并利用Partaker 等 [8]提出的SIMPLER（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations Revised）计算程式求（1）方程。 1.3 数学模型验证为了更好地和物理模型试验结果进行对比分析，数学模型的计算范围、地形都和原型条件一致。模型网格为正交曲线网格，网格数为 927×88=81 576个，网格尺度在30～80 m（图5）。外海边界条件和概化物理模型一样，按照设计潮型给定（图6）。（3）
21
•
模型糙率外海按线性插值取n=0.013+0.01/H，河道和河道滩面分别取 n=0.018+0.01/H， n=0.025+0.01/H。紊动黏性系数vt采用零方程紊流模型求取，vt=Ku*H，K=0.5～1.0，u*为摩阻流速。分别采用概化物理模型测验资料进行验证计算，测点布置见图4。图7和图8 分别Z1潮位站和V1站流速与设计流速过程的对比图，其中的设计潮位过程和流速过程是依据射阳河实际测量资料确定的。模型潮位和潮流的验证表明，模型中的潮位基本与设计相同，流速少量点据与设计值略有偏差，但总体上与设计值是一致的。
式中：H=Z+h为总水深，Z为水面高程，h为静水面以下的水深；t为时间；u，v分别是笛卡尔坐标系下沿x，y方向流速沿水深积分平均值；g为重力加速度；其中v t为紊动黏性系数；c f=n 2g/H 1/3为底力系数，φ 为水域的地理纬度。 1.2.2 定解条件 1）初始条件。初值。 2）边界条件。外海开边界，给定潮位过程。当闸门关闸时，闸址处按闭边界处理，即取法向流速vn=0，n 为边界的外法线方向。
下严重淤积的有15座，一般淤积的也有20座；海
直比尺1∶100。共设计5种闸址，分别距离河口约
6.0 km，12.0 km，30.0 km，48.4 km和57.2 km。
在选用原型的动力条件时，以射阳河口的实际情况为基础进行设计，潮位在射阳河枯季关闸外海潮汐过程水文组合的基础上进行概化，最高潮位 4.05 m，最低潮位1.8 m。然后采用相同的外海水化和泥沙淤积过程。动力条件，研究不同闸址建闸河口闸下水动力变
Abstract: Siltation in the rivers downstream of floodgates is serious in China, making the discharge
Key words: estuary with barrier; generalized model; length of channel; tidal wave transformation;
Numerical simulation of tidal wave deformation downstream sluice in estuary
WANG Xiang-ming, ZHANG Xin-zhou, DOU Xi-ping, ZHAO Xiao-dong, ZHU Ming-cheng, LI Xiao-xiao (Key Lab of Port, Waterway and Sedimentation Engineering of the Ministry of Transport, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210024, China)
2012 年 9 月第 9 期总第 470 期
水运工程 Port & Waterway Engineering
No. 9
Sep. 2012 Serial No. 470
建闸河口闸下潮波变形数值模拟研究*
王向明，张新周，窦希萍，赵晓冬，朱明成，李肖肖
(南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏南京 210024) 摘要：我国河口建闸之多，闸下河道淤积之严重，世界罕见。众多学者对建闸河口闸下淤积的机理进行了系统的分析和研究，认为潮波变形是造成闸下河道淤积的动力因素，闸下引河长度（河口到闸的距离）不同，潮波变形的特征也有所不同，淤积形态和特征也不相同。在潮波变形概化物理模型试验的基础上，建立了二维潮流数学模型，通过数值模拟计算，得出了不同引河长度时的潮波变形特征，为预测和分析不同闸址建闸所引起的淤积特性分析提供研究依据。关键词：建闸河口；概化模型；引河长度；潮波变形；数学模型中图分类号：P 731 文献标志码：A 文章编号：1002-4972( 2012) 09-0018-06
*基金项目：水利部公益性行业科研专项（200801016）；国家自然科学基金（51079088）作者简介：王向明（1961—），男，高级工程师，专业方向为泥沙输移理论及河流模拟。
第9期
王向明，等：建闸河口闸下潮波变形数值模拟研究*
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19
•
我国河口建闸之多，闸下河道淤积之严重，世界罕见。据统计，仅江苏沿海修建的58座排水流量大于100 m3/s的挡潮闸中，基本淤废的有5座，闸河流域35个建闸河口中，有22座淤积严重，各建闸河口的上下游河道都普遍发生淤积，闸下河道的过水能力下降了60%[1]。国内对闸下淤积的研究始于1963年窦国仁对江苏省射阳河口建闸的研究，研究结果显示潮波变形、下泄径流减少是闸下淤积的主要原因。此外，很多学者
也都对闸下淤积成因进行了细致
分析，基本上得到了统一的认识，即造成闸下淤积的基本动力因素是潮波变形。潮波传入河口以后，在河口河道地形阻力的影响下发生变形和反射，波形由前进波向驻波特性转换。如果在河口内建闸，将使潮波变形加剧。潮波受闸的阻挡发生全反射，驻波波形使潮位过程线与流速过程线之间产生明显的相位差，并使高潮位增高、低潮位降低，涨潮历时缩短、落潮历时增长；涨潮平均水深减小，落潮平均水深增大，从而使涨潮流速相对增大，落潮流速相对减小。由于水动力条件的改变，使涨潮挟沙能力增大，落潮挟沙能力减弱，结果使涨潮期从海口带进的泥沙，在落潮期不能被全部带出，造成闸下河段的淤积。从概化物理模型试验结果看[7]，闸下河道长度和断面形态不同，潮波变形的特征也有所不同，引起的淤积形态和特征也不相同。本文在建闸河口闸下淤积概化物理模型的基础上，建立了不同引河长度的建闸河口概化数学模型来研究建闸后闸下引河长度对潮波变形的影响。为预测和分析不同建闸闸址所引起的淤积特性分析提供研究依据。 1 1.1 数学模型的建立原型条件为了研究不同条件下潮波变形的规律和闸下淤积的过程，笔者曾以射阳河建闸河口为原型，采用概化物理模型模拟研究不同引河长度建闸河口闸下水动力变化特性和闸下淤积过程 [7] 。概化物理模型的外海地形由射阳河口实际地形概化得到，边界距离河口约6.5 km，在外海-9 m等深线
1.2 1.2.1
数学模型的建立潮流运动控制方程在河口地区，二维潮波运动可采用下列控制
方程：连续方程 2Z 2Hu 2Hv 0 + + = 2t 2x 2y解耦Βιβλιοθήκη 方程，采用TDMA技术求解水流运动离散
动量方程 2Hu 2Huu 2Huv - gH 2Z + + = + 2t 2x 2y 2x （2） 2 Hv 2u 2 2u ` t 2x j + 2y c Hvt 2y m 2x c f u u2 + v2 + fHv 2Hv 2Huv 2Hvv - gH 2Z + + + = 2t 2x 2y 2y 2 Hv 2v 2 2v ` t 2x j + 2y c Hvt 2y m 2x c f v u2 + v2 - fHu
5 4 m 3 2 1 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 /h 19 21 23 25 27
床摩擦系数，n为床面曼宁系数；f=2Ωsinφ 为科氏
图5 数学模型网格（部分）
给定初始条件时刻计算域内所有求解变量的
图6
概化模型设计潮型
第9期
王向明，等：建闸河口闸下潮波变形数值模拟研究*
•
capacity of rivers decrease obviously and threatening the flood control in upper rivers. Tidal wave deformation is one conclusive dynamic factor leading to siltation downstream floodgates in estuaries. The hydrodynamic characteristics of tidal wave deformation are different with different river lengths downstream floodgates, so the fluvial processes and morphology characteristics are also different. A 2D numerical model is established to simulate the tidal wave deformation with different-length river downstream the floodgate. The changes of tidal level, flow velocity and phase difference are simulated before and after the construction of floodgate. The length of river downstream floodgates influences tidal wave deformation obviously, and several conclusions are obtained to floodgates with different lengths in estuaries. mathematical model provide a theoretical basis for the prediction and analysis of the siltation characteristics in the lower reach caused by

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