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2001-12-18

长江口深水航道治理工程二期工程动床物理模型验证试验

Filed under: 研究成果 — cjk3d @ 08:32

1.1 模型布置
模型仍布置在1974年交通部投资建造的长江口模型试验厅内,该试验厅长108 m,宽34 m,厅北端外接有长约40 m的简易棚及200 m长的扭曲水道。模型比尺与“八五”攻关及一期工程试验阶段相同,水平比尺 ,垂直比尺 ,变率为13.3。模型的平面布置见图1.1。
二期工程位于长江口北槽下段,为了更全面地模拟工程区(包括W4以东的外航道在内)的潮流运动、泥沙运移动向及河床冲淤变化,模型范围必须包括南、北槽口外足够远的深水区在内。在模型的开边界上,除了原有的生潮设备(潮水箱)之外,还要实现口外旋转流的模拟。本模型在承袭了原模型成功经验的基础上,对下列几方面进行了的设计更新:
(1) 模型外海边界下移至北槽口外约-30m水深处,模型上游地形至南通天生港,再由扭曲水道与大通流量边界衔接。模型南边界至南汇咀附近,北边界位于北支口的启东咀。南港北槽动床段的上边界始自南港河段中部,下边界延伸至北槽口外-20m水深处。南槽上段至中浚水位站附近、横沙通道及横沙东滩窜沟以西的滩面也制作成动床,全部动床模型的面积约300 m2(相当于原型1200 km2的水域)。上述布置可使深水航道二、三期工程都位于模型的有效段内,与原模型相比,增强了对外航道试验研究的可靠性。

p2200022

(2)模型在外海南、北边界上增加了潮流量控制设备。用5台双向流量泵连接立面水廊道,实现了南北方向水流运动的控制,以满足模型复演口外旋转流的需要。
(3)选择中值粒径为0.23mm经防腐处理后的桐木木粉作为动床试验的模型沙,经试验测定,这种模型沙的几何特性和运动特性基本满足模型的泥沙比尺要求,且性能比较稳定。

(4)模型控制、量测系统全面更新。潮水箱和双向泵均采用调频电机实施变频控制;采用6通道粒子摄像系统同步量测模型口外旋转流的流场,测量范围达180 m2(指模型面积);研制了3台非接触式地形仪,通过计算机控制实现动床地形的自动测量;采用计算机智能化界面对模型试验过程进行自动控制和数据采集。

4. 结论
(1) 一期工程从1998年开工至今,公司委托有关单位进行了大量的监测工作,尤其是每季度的固定断面测量资料,为动床试验提供了宝贵的验证数据。
(2) 由于具有丰富的验证资料,所以在动床验证过程中采用以三个月为一时段的分阶段连续验证试验,以便更好地模拟工程实施后河床变化的全过程。分阶段连续验证试验的相似性,将保证长时段河床变形的总体相似性,对增强模型的预测功能是十分必要的。
(3) 模型采用了各种先进的仪器设备和试验方法,提高了试验精度和可靠性。将国内河口潮汐模型试验水平又提高了一步。
(4)验证试验结果表明,模型的相似性良好。可以进行二期工程方案试验。

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