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针对山亭区市政老旧排水管道结构稳定性偏弱、输水效率偏低、渗漏淤堵病害频发,汛期内涝防控压力较大等技术问题,以高性能聚乙烯塑钢缠绕排水管为研究载体,从管材结构构造、力学水力性能、工程适配设计、实地应用验证四方面开展优化研究,依托山亭区仙台北路排水改造工程开展实证分析.结果表明:该管材管壁摩阻系数仅0.01,小时输水能力较传统钢筋混凝土管提升25.36%;DN800、SN12.5管材在3.5 m覆土工况下竖向相对变形率为0.93%,远低于5.00%的规范限值;优化后管径流速稳定在0.68 m/s,无淤积、无冲刷,结构安全与水力运行状态达标;管材柔性适配性强、结构承载可靠、水力运行状态优良,契合山亭区软土地基、多雨气候、地下水位波动的区域特点;优化设计方案可为本地排水管网改造提供技术参考.
聚乙烯塑钢缠绕排水管市政排水优化设计水力特性结构稳定性
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基于2020-2025年广东省东江、西江、北江、韩江、鉴江5条主要河道的实测地形,统计了各河道近年冲淤变化情况,对比分析了不同时期的河道冲淤变化成果,揭示了各河段的冲淤发展规律.结果表 明,2020-2025年,东江冲淤基本平衡,韩江轻微淤积,西江、北江、鉴江仍处于冲刷状态;随着人类活动影响的逐步减弱,历史上各河道显著冲刷下切的现象已得到了有效遏制,各河道预计未来将逐步向冲淤平衡或轻微淤积的方向发展.研究成果可为"十五五"时期河道采砂、区域防洪、水域岸线空间管控等提供技术支撑.
广东省主要河道冲淤变化特征分析
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在全球海平面持续上升背景下,固定岸线条件下海滩的响应机制已成为海岸演变研究的关键问题.传统基于平衡剖面假设的 Bruun法则认为,自然海滩可通过向陆迁移实现对海平面上升的自适应;然而,在海堤等硬质结构广泛存在的情况下,岸线后退空间受限,海滩动力地貌调整过程是否发生改变仍存在明显争议.部分研究指出海堤通过增强波浪反射和局部冲刷加剧被动侵蚀,而另一些研究则认为在特定条件下,海堤可诱导局部淤积或形成新的动力平衡.围绕上述分歧,本文系统综述了海平面上升驱动机制、海堤空间类型及其相对位置差异、堤前水动力-泥沙耦合过程,以及轮廓转换模型(Profile Translation Model,PTM)等预测方法在海堤存在条件下的适用性与局限性.分析结果表明,海堤通过限制剖面陆向平移、重分配沉积物收支并强化近岸侵蚀,使海滩响应呈现显著情景依赖性与区域差异性.未来需加强长期实测数据积累,融合数值模拟与情景分析,构建适用于固定岸线条件下的综合评估框架,为海岸防护优化与海滩养护决策提供科学依据.
海平面上升海岸侵蚀海滩Bruun法则海堤
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河北平原南部的大陆泽与宁晋泊曾是一片宽广的湖泊.明清时期,在气候环境变迁和人类活动的影响下,大陆泽与宁晋泊水域经历了数次盈缩并最终在近代逐渐淤积干涸成为陆地.临湖地带频繁在湖泊与陆地之间转换,该过程的长期积累与上游河流的反复冲刷、淤积,导致湖区土质发生变化.低洼地带腐殖质的形成及其在河流携带作用下的流动使部分区域土地肥力提高,但以漳河、滹沱河为代表的河北平原南部众多河流也从上游将大量泥沙和质地较细的沉积物携带至湖区,使许多沿河沿湖地带土质变差,甚至变为难以耕作的沙地、盐碱地.当地百姓往往趁干旱时期占垦出露的湖滩地来扩大耕地,同时更多种植抗旱耐涝、对土壤酸碱度和肥力条件适应性较强的高粱.对于长期被淹的地带,坚守故土的百姓则效仿水乡栽种菱、荷、苇等水生植物,或改营渔业.此外,当地百姓也通过手工业来补充生计,或利用本地动植物资源制作各类日用品,或利用土壤盐碱化的特点晒盐制硝.尽管这些措施在一定程度上缓解了生存压力,但百姓还是面临着严峻的生存挑战.由于湖区土地坍涨无常,土地形态、性质变动不居,沿湖受灾农田经常遇到赋税蠲免不及时,甚至田地已被淹没多年而赋税丝毫未减的情况.百姓在开垦涸出湖滩地时,也经常面临报垦升科、豪强侵占、纠纷诉讼频发等问题,不仅给政府管理土地和田赋带来困难,更使百姓生活雪上加霜.
明清大陆泽宁晋泊环境变化生计
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针对澳门内港湾仔挡潮闸超大跨度(单孔净宽62 m)下卧扇形闸门的泥沙淤积问题,采用1:20整体单孔与1:5 局部放大冲淤物理模型,系统研究了不同淤沙厚度、外动力扬程与潮位条件下的冲淤规律及治理策略.试验涵盖水平冲淤、斜向冲淤及潮差自流冲淤等典型工况,重点分析了淤沙厚度、扬程与作业时间对清淤效果的影响.结果表明:淤沙厚度是影响清淤效率的主导因素,薄层淤积(≤10 cm)可通过常规外动力清除,深厚淤积(≥20 cm)则需高扬程冲洗配合机械疏浚;50 m 扬程在7.5～10.0 min内清淤效率最佳;潮差自流在 ΔH≥1.0 m 时可辅助冲刷浅层淤沙,但无法替代外动力或机械清淤.基于试验结果,提出了"定期浅层外动力冲洗+集中机械疏浚"的维护策略,并给出了冲淤系统配置与运行参数建议.
挡潮闸下卧扇形闸门冲淤试验清淤效率物理模型泥沙治理
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潼关断面是黄河中游水库群联合调度中水沙输移的重要节点.本文基于三门峡水库"蓄清排浑"运用以来实测数据,研究龙门-三门峡河段冲淤时空分布特征与潼关高程演变规律.结果表明,龙潼河段非汛期冲刷、汛期淤积,而潼三河段冲淤规律与之相反,即在龙三河段存在泥沙冲淤转变的拐点.2010-2021年,非汛期由冲转淤的拐点集中在潼关断面上游龙潼河段的河尾段,其位置主要与龙门站非汛期水流能量有关,水流能量每增加1×106 J/m,拐点向下游移动约19.45 km;汛期由淤转冲的拐点集中在潼关断面下游潼三河段的库尾段,水流能量每增加1×106 J/m,拐点向上游移动32.10 km.同一水文年内非汛期/汛期两拐点分别是游荡型河段沿程冲刷的终点与库区河段冲刷的起点.两个拐点间河段长期处于微冲微淤状态.潼关断面恰位于两拐点之间,其高程与两拐点的间距呈正比关系.拐点间距越大表明冲刷效率近似为零的河段范围越大,潼关高程愈难以有效降低.通过进一步改善黄河中游水沙关系,提高龙三河段水流能量,是降低潼关高程的有效措施.
龙门-三门峡河段冲淤拐点回水范围水流能量潼关高程
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对口挑流坝在海洋、河口等工程中应用广泛,其周围的局部泥沙冲淤特性直接影响工程的安全和稳定.已有研究工作大多基于物理实验观测或经验预报公式,缺乏对其流动结构和泥沙运移规律的深刻认识.为此,基于Delft3D软件构建了清水条件下对口挑流坝局部泥沙冲淤数值模型,在验证模型准确性后,将单坝和对口挑流坝泥沙冲淤特性进行对比,分析了对口挑流坝的挑流特性、局部床面剪切应力和局部泥沙冲淤形态,并探讨了坝长和流速对其影响.结果表明,对口挑流坝坝间距减小40 m最大无量纲切应力值由 2.56增至7.48;而流速增大则进一步扩大绕流范围和流线密集度,最大无量纲切应力由3.17增至 5.60,增幅约76.7%,高切应力区域的面积占比由 20.27%扩大至 34.44%.此外,坝间距减小20 m时坝头最大冲刷值增幅约为45.89%～59.92%,流速增大时最大增幅约为13.41%,同时冲刷坑范围扩大、淤积区域扩散.研究结果为优化对口挑流坝设计提供了理论支撑.
对口挑流坝局部冲刷数值模拟冲淤特性
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针对连续构筑物在水下布设时引起的局部流场及沉积物变化,采用RNG k-ε湍流模型,建立了架空式连续构筑物的水下泥沙冲淤模型,模拟了桩基附近流场及泥沙的迁移变化.结果表明:桩基迎流侧泥沙由于涡流产生的剪切作用,会出现冲刷现象,冲刷坑最大深度出现在迎流桩基之前,与水流逆方向呈45°夹角,且沿桩基轴线对称分布;而出流侧水流会产生尾涡,流速有很大降低,形成少量淤积.当结构物纵深较长,与纵向边界相交时,迎流侧水流只能上升或下潜,导致结构物下方的水流流速陡增,加剧冲刷强度,在桩基与侧壁之间会形成"¬"字形冲刷坑.海床面剪切力与剪切速度均呈现先增大后减小,后趋于平衡的现象.冲淤平衡时剪切力与剪切速度均与冲深成正相关;无架空时会在管廊顶部形成少量淤积,架空高度不影响前排桩基的冲刷情况,但管廊后的淤积厚度与管廊架空高度成正相关.分析结果可为水下架空式连续构筑物的布设提供参考.
连续构筑物冲淤水下架空式数值
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荆江-洞庭湖区域是长江中游典型的冲淤交互河湖系统,其泥沙输移与河床演变直接影响防洪安全及湖泊调蓄功能.针对传统二维水沙数学模型应用于大尺度河床冲淤演变模拟时存在的效率瓶颈,采用平面二维水沙数学模型,使用"地形加速因子"方法实现年代际尺度河床演变模拟.以干流2021年及湖区2011年实测精细化地形为基础,使用水沙整体二维模型预测未来30 a区域冲淤演变趋势.结果表明:受三峡工程调蓄及上游来沙减少影响,荆江监利以下河段河槽持续下切,湖区入江水道河槽坡度变缓;湖区内南、东洞庭湖区深槽区域呈现冲刷下切趋势,三口洪道及注滋口入湖处淤积较为明显,西洞庭无趋势性变化,湖区整体呈现微淤趋势,预测未来第30 a淤积约2.76亿m3,且年际淤积速率逐年减小.研究表明采用地形加速因子方法的平面二维水沙动力模型可在保证计算精度的前提下,显著提升模拟效率,实现大范围河湖系统的长期水沙模拟,为河湖系统治理提供高效决策工具.
冲淤演变预测地形加速因子荆江-洞庭湖江湖关系水沙模拟
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重点分析 2023-2024 年黄河上中游水库联合排沙期青铜峡、海勃湾水库的排沙效果及宁蒙河段冲淤特征,并对宁蒙河段输沙规律进行研究.研究表明:联合排沙期间青铜峡与海勃湾水库排沙比均超过 150%,库容得到有效恢复;水库下游青铜峡—石嘴山河段和巴彦高勒—头道拐河段快速淤积,排沙结束后淤积泥沙基本于当年或次年非汛期被冲刷走.此外,建立了青铜峡水库排沙期青铜峡—石嘴山河段排沙比与出库泥沙中库区冲刷泥沙占比以及排沙洪水来沙系数的关系,并识别出海勃湾出库含沙量大于 4 kg/m3时,巴彦高勒—包头河段由冲刷转变为淤积.
水库排沙泥沙冲淤青铜峡水库海勃湾水库宁蒙河段
