物理模型和数值模拟中,为检验和校正模型与原型相似程度的试验和计算。 2.1.36 方案试验和方案计算
物理模型和数值模拟通过验证试验和计算后,根据试验要求研究工程区域流场变化、含沙量分布、地形冲淤变化及其影响等的试验和计算,用以优选工程方案。
2.1.37 输水系统流量系数
船闸中,与输水系统进出口、廊道的几何参数、阀门型式和开启度影响有关的综合系数,它反映水流的畅通程度。 2.1.38 船闸水力特性曲线
船闸输水过程中的各水力因素变化与时间关系的曲线。 2.1.39 气幕法
河口海船闸闸门外侧的底部设置管道,利用压缩空气从小孔排出形成一道向上流动的水气混合屏幕,以破坏盐水楔异重流侵入闸室的方法。 2.1.40 置换法
利用咸、淡水密度不同和自然分层的原理,船闸分别设置两套咸、淡水输水系统,海水由闸室底板上支孔进出,淡水从闸墙上部孔口出入,以减少淡水损失的方法。
2.1.41 潜没咸水厢法
利用海水密度大,与淡水分层的原理,将盛满海水的咸水厢潜没在闸室淡水中,根据船舶进出闸室的状况升降咸水厢,从而减少闸室咸淡水体的交换,达到防咸的方法。
2.1.42 垂向坐标变换
一种坐标变换技术,通过变换,将直角坐标系(x,y,z)中三维方程转换成新坐标系(x,y,σ)中的方程,其中x,y坐标不变,仅在垂向坐标中,将自由面和不规则海底转换成新坐标系中平面表面和底层,水体深度变成了单位1。这种变换可增加浅水地区在垂向上的分辨率。
2.2 符 号
l——平面长度 L——波长
h——垂直方向高度,水深,小时 H——波高 T——波浪周期
u——平面坐标中x向流速分量 v——平面坐标中y向流速分量
? V——流速矢量
V——垂线或断面平均流速 V0——泥沙起动流速 Vf——泥沙扬动流速
ub——浅水波底部轨迹速度 Vl——沿岸流流速
?? ——底部切应力矢量
τ——底部切应力
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τd——泥沙不淤临界切应力,临界淤积切应力 τc——泥沙起动临界切应力,临界冲刷切应力 C——波速 c——谢才系数
α——流向角,波向角,波向线与等深线夹角
L δ——波坦,??
H f——波浪阻力系数,摩擦系数,柯氏参量 fb——底摩擦系数 Kθ——波浪绕射系数 g——重力加速度 d——泥沙粒径 γ——水的重度
γs——泥沙颗粒的重度 γo——泥沙的干重度 ρ——水体密度
ρs——泥沙颗粒密度 ω——泥沙静水沉降速度 ωf——泥沙有效沉降速度 ν——流体的运动粘滞系数
S——单位水体含沙重量,含盐度 S*——水流挟沙力 n——糙率
QT——沿岸输沙量 Q——流量,输沙率 W——潮量,重量 G——底沙输沙率 G*——底沙输沙能力
hV Re——雷诺数,Re?
? F——力
M——力矩,冲刷系数 t——时间
to——波浪动力持续作用造成床面冲淤变形的时间 t1——潮流、水流持续作用的时间
t2——由悬沙造成床面冲淤变形的持续时间
t3——由底沙造成床面冲淤变形的持续时间各物理量凡带下角标“p”表示原型的值,带下角标“m”表示模型的值
λ——比例常数或相似比尺,当有脚标时,则表示为该下角标物理量的原型与模型比值
Pi——i量级波要素出现的频率
3.1 模拟技术及其应用
3.1.1 模拟技术应根据海岸与河口不同工程的性质、研究阶段及当地的水文泥沙地形等自然条件确定。
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3.1.2 在海岸与河口水运工程规划、可行性研究阶段宜采用数值模拟,根据需要情况,也可采用物理模型;初步设计及施工图设计阶段宜采用物理模型;对于重要工程宜同时采用两种模拟方法。
3.1.3 以潮流作用为主的物理模型可分为潮流定床模型和潮流泥沙模型两大类。
3.1.4 研究海岸与河口各种工程措施对工程区域及其附近水域的潮位、流场、流态的影响,优化工程方案时,宜采用潮流定床模型。
3.1.5 当研究要求对工程区域及其附近水域的泥沙淤积和冲刷数量、分布规律进行预报时,宜采用潮流泥沙模型。
3.1.6 潮流泥沙模型动床部分根据工程影响范围的不同,可采用局部动床潮流泥沙模型。
3.1.7 潮流泥沙模型根据泥沙运动形态和床面冲淤特点,可分为下列三种情况: (1)当工程区域以悬沙淤积为主时,如天然港湾、港池、岸边挖入式港池、航道开挖等的试验研究,宜采用悬沙淤积定床模型;
(2)当工程区域泥沙以悬沙形式为主而造成冲淤变化时,宜做悬沙冲淤动床模型;
(3)当工程区域泥沙以底沙形式为主而造成冲淤变化时,宜采用底沙动床模型。
3.1.8 研究以波浪作用为主的沙质海岸的岸滩演变及工程泥沙问题,宜采用波浪泥沙模型。
3.1.9 当采用潮流和波浪共同作用的泥沙模型时,可参照本规程潮流泥沙模型和波浪泥沙模型的相关规定执行。
3.1.10 入海河口修建闸坝,需开展船闸水力学和防咸措施等的研究时,宜采用船闸模型。
3.1.11 海岸与河口潮流泥沙数值模拟根据具体情况可采用平面二维和三维不同数值模拟计算,有时也可采用一维数值模拟计算。 3.1.12 较大范围的潮流、泥沙冲淤计算和为物理模型及局部范围工程的三维数值模拟提供边界条件,宜用平面二维数值模拟;局部范围工程区域内的潮流、泥沙空间场及床面冲淤计算宜用三维数值模拟。
3.1.13 沙质海岸由波浪作用引起的岸滩演变和工程泥沙冲淤计算宜用波浪泥沙数值模拟。当需要确定因突堤、丁坝引起岸线变化时,可采用一线模型;当需要确定岸滩的变化时,可采用n线模型。
3.2 试验研究大纲
3.2.1 模型试验前应根据试验任务的要求,编制试验研究大纲。其内容应包括项目概况、试验研究目的和要求、技术路线、主要研究人员、必备资料、试验研究方法、试验设备及量测仪器、试验研究进度计划、预期目标和研究成果等内容。试验研究过程中,应根据具体情况对试验研究大纲予以不断完善。 重要工程的试验研究大纲应增加国内、外研究水平的内容。
3.3 仪器设备及记录
3.3.1 模型试验设备及量测仪器,可根据试验内容和要求参照附录A选择使用。
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3.3.2 试验使用的量测仪器、仪表应通过率定,其技术指标应满足试验精度和稳定性的要求。
3.3.3 试验记录应根据不同试验的要求和内容制定不同的表格,并按归档要求认真填写。记录值发生错误应划掉重写,不应涂改,原始记录不应重抄。记录应及时整理、计算、校核和装订成册。 重要工程的试验应有照相或录像记录。
条文说明
3.3.1~3.3.2 针对不同的试验研究应有相应的基本设备和仪器,在我国这些仪器和设备批量小,一般为某一单位生产或自制,并随研究的深入,要求它不断地改进,为不限制其发展,提出了试验仪器、仪表应经率定要求,其技术指标应满足试验精度和稳定性的要求,但又能确保试验成果的质量。
3.4 报告编写
3.4.1 试验报告的格式应符合下列规定:
(1)封面应有报告的全称,排在上方居中,单位名称和日期排在下方居中; (2)扉页内容应包括单位主管院(所)长、单位技术负责人、项目负责人、主要参加人、报告编写人等; (3)报告目次; (4)摘要; (5)正文;
(6)参考文献和资料:如在正文中引用文献资料,应将文献资料名称、作者、单位、日期按序列于正文后。
3.4.2 报告正文应包括下列基本内容:
(1)前言,说明研究工作的目的、依据、起止时间、工作内容、主要工作方法、所采用的基本资料及其它需要说明的问题;
(2)概述,研究地区的自然条件,包括水文、气象、泥沙、地质地貌及工程概况等;
(3)模型设计或模拟方法,当采用物理模型时,模型设计应包括设计原则、相似条件、比尺、糙率和模型沙的选择、平面布置及试验仪器设备等;当采用数值模拟时,模拟方法应包括依据的基本方程、数值方法、离散格式、边界条件、参数、模拟依据资料等;
(4)模型制作,包括图纸资料、边界和安装精度等;
(5)验证资料及验证试验,论证模型设计或数值模拟的合理性及相似性; (6)方案试验或计算及其成果分析; (7)结语。
3.4.3 报告编写应符合下列规定:
(1)报告层次分明、文理清晰、语句精炼通顺,用字规范,标点符号正确; (2)使用法定计量单位;
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