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铁山湾海域潮流及风浪数值模拟研究

铁山湾海域潮流及风浪数值模拟研究

作者：官志鑫长沙理工大学

学位级别：硕士

铁山湾海域的潮流和风浪等问题既与近岸的人们联系紧密又与该海域的港口建设密切相关。开展该海域的研究工作，对铁山湾港口建设、海岸防护及补充南海海域研究内容等方面都具有重要的实际意义。本文结合铁山湾港口规划方案，综合应用FV... 详细信息

铁山湾海域的潮流和风浪等问题既与近岸的人们联系紧密又与该海域的港口建设密切相关。开展该海域的研究工作，对铁山湾港口建设、海岸防护及补充南海海域研究内容等方面都具有重要的实际意义。本文结合铁山湾港口规划方案，综合应用FVCOM模型与SWAN模型的优势，研究了铁山湾港口规划方案实施前后铁山湾海域潮流及风浪变化情况。首先，本文基于FVCOM模型建立了铁山湾海域三维潮流数学模型，分析了工程前后铁山湾整体海域的潮流总体特征，讨论了工程前后工程区在大、中、小潮高潮位与低潮位的潮位变化情况和在涨落急时刻的表层流速变化情况、不同水深的流速分布特征。三维潮流数值模拟结果表明工程方案对铁山湾海域的潮位和流场影响不大。工程实施后，该区域潮位变化不大，高潮位均略有抬升，低潮位则略有下降。涨急、落急流速总体略为减小，但涨潮流速较小、落潮流速较大的变化规律没有发生改变。随后，本文基于SWAN模型建立了铁山湾海域风浪模型，分别考虑了风向、风速和重现期的不同组合条件，对工程前后铁山湾海域的风浪特征进行了数值模拟研究，得到了该海域的波浪场分布结果，分析了工程前后的波浪变化情况，并对工程后各港区、航道处的波浪特征进行了分析，讨论了各港区的泊稳情况。风浪数值模拟结果表明S-SSW向引起的波浪强度最大，SE-SSE和SW-WSW次之，E-ESE和W-WNW影响相对较小，人工岛对工程区起到了很好的掩护作用。从潮流及风浪数值研究的角度上看，该海域的建港条件较好，建港方案可行，工程方案对铁山湾海域的潮流及风浪特征影响不大。本文为该海域的港口开发建设和近岸活动提供了一定的科学依据，增加了南海海域的水动力特性研究内容。

关键词： FVCOM SWAN 铁山湾三维潮流风浪数值模拟

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紧邻船闸布置的鱼道槽身结构选型及应用

水运工程 2019年第3期 77-82,93页

作者：李论官志鑫薛正梅刘博雅湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410008

针对紧邻船闸布置的鱼道槽身结构选型存在的技术问题,提出在已建枢纽上紧邻船闸扩建鱼道的设计路线。以湘江大源渡枢纽扩建鱼道工程为例,将船闸与鱼道槽身按一体式结构考虑,鱼道结构紧邻二线船闸主体工程布置,并根据鱼道槽身所处船闸位... 详细信息

针对紧邻船闸布置的鱼道槽身结构选型存在的技术问题,提出在已建枢纽上紧邻船闸扩建鱼道的设计路线。以湘江大源渡枢纽扩建鱼道工程为例,将船闸与鱼道槽身按一体式结构考虑,鱼道结构紧邻二线船闸主体工程布置,并根据鱼道槽身所处船闸位置的不同,合理选择开敞式U形断面、暗涵式拱型等槽身结构断面,既解决了已建枢纽工程中增建鱼道布置的难题,又大大减少了用地和工程投资。

关键词：大源渡水利枢纽鱼道鱼道槽身一体式结构

泄水闸深层抗滑整体稳定分析及基础处理措施探讨

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中国水运（下半月） 2013年第6期13卷 177-178,180页

作者：刘志敏官志鑫湖南省交通规划勘察设计院湖南长沙410008

文中结合土谷塘航电枢纽工程,通过分析工程坝基范围地质特点,采用刚体极限平衡法计算分析了正常运行工况及完建工况下破碎夹泥层地基对泄水闸深层抗滑整体稳定的影响。根据计算结果,文中针对破碎夹泥层不良地基提出了有效的基础处理措施... 详细信息

文中结合土谷塘航电枢纽工程,通过分析工程坝基范围地质特点,采用刚体极限平衡法计算分析了正常运行工况及完建工况下破碎夹泥层地基对泄水闸深层抗滑整体稳定的影响。根据计算结果,文中针对破碎夹泥层不良地基提出了有效的基础处理措施,提高了本工程泄水闸深层抗滑整体稳定性,可供类似工程设计参考。

关键词：泄水闸深层抗滑整体稳定地基处理破碎夹泥层

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湘江大花滩航道整治方案优化及效果数值研究

水运工程 2021年第11期 127-133页

作者：田红伟官志鑫易振宇张健湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200

针对湘江渠化河段大花滩连续弯道滩险航道整治措施进行研究。采用非结构化网格,建立工程河段二维水流数学模型和船舶操纵运动数学模型。验证原型实测水位验证模型的可靠性后,计算得到了不同流量情况下工程河段的航道水深、流场以及船模... 详细信息

针对湘江渠化河段大花滩连续弯道滩险航道整治措施进行研究。采用非结构化网格,建立工程河段二维水流数学模型和船舶操纵运动数学模型。验证原型实测水位验证模型的可靠性后,计算得到了不同流量情况下工程河段的航道水深、流场以及船模操纵的舵角、漂角、最小航速等主要参数。结果表明:工程河段内不实施切嘴及整治建筑物也可通过优化航线、拓宽航宽并结合适当的疏浚、护岸工程措施满足通航标准要求。

关键词：连续弯道航道整治二维水流模型船舶操纵模型数值模拟

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大源渡枢纽扩建鱼道工程总体布置

水运工程 2019年第3期 56-61页

作者：薛正梅官志鑫刘博雅莫光游湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410008

以湘江大源渡枢纽扩建鱼道工程为例,论述在已建航电枢纽中扩建鱼道工程需考虑的几大设计难题。重点分析了过鱼对象及时段、运行水位及进出口高程、设计流速、结构形式选择、进出口布置等的确定思路及方法。分析认为:湘江过鱼对象主要为... 详细信息

以湘江大源渡枢纽扩建鱼道工程为例,论述在已建航电枢纽中扩建鱼道工程需考虑的几大设计难题。重点分析了过鱼对象及时段、运行水位及进出口高程、设计流速、结构形式选择、进出口布置等的确定思路及方法。分析认为:湘江过鱼对象主要为"四大家鱼";鱼道设计流速0. 2～1. 3 m/s更有利于过鱼;进口布置是鱼道设计的关键,适当考虑诱鱼可增强过鱼效果;鱼道工程考虑与扩建船闸工程协同设计。总结了在实际地形及已有建筑物等限制因素下的鱼道工程设计经验,对类似工程具有重要借鉴意义。

关键词：大源渡枢纽扩建鱼道鱼道参数鱼道设计

根、茎、叶定量概化植物模型沿程不规则波消减实验

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海洋学研究 2019年第4期37卷 48-59页

作者：陈杰龚尚鹏官志鑫张竹谢振东雷佳欣彭浩南京水利科学研究院水利部水科学与水工程重点实验室江苏南京210029 长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 湖南省交通勘察设计院有限公司湖南长沙410008 湖南水利水电职业技术学院建筑工程系湖南长沙410131

在理论分析的基础上利用根、茎、叶均可量化的植物模型,开展波浪水槽实验。通过改变实验水深、入射波高、植物分布密度等因素,研究不规则波在植物群传播时沿程波高衰减特性,利用快速傅里叶变换对不规则波频谱变化情况进行分析。结果表明... 详细信息

在理论分析的基础上利用根、茎、叶均可量化的植物模型,开展波浪水槽实验。通过改变实验水深、入射波高、植物分布密度等因素,研究不规则波在植物群传播时沿程波高衰减特性,利用快速傅里叶变换对不规则波频谱变化情况进行分析。结果表明,各植物模型消波效果较好,但很少出现植物消波的边界效应,不规则波沿植物群的波高变化情况多数时与Mendez理论曲线不一致,植物群各部分的波能衰减情况并无固定的变化规律。此外,波能衰减集中在谱峰频率处,且入射波高越大,透射波与入射波之间的谱峰值差值越大,但透射波的频谱宽度与入射波相比无明显变化。本研究可为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。

关键词：不规则波植物波高衰减快速傅里叶变换

湘江大源渡航电枢纽增建鱼道进口布置及优化研究

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中国水运（下半月） 2017年第9期17卷 219-221,245页

作者：莫光游官志鑫刘学胡浩湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410008

鱼道的设计中,进口布置的好坏直接影响过鱼效果。研究以湘江大源渡航电枢纽增建鱼道工程为例,通过分析过鱼对象与时段、鱼道类型及枢纽调度方式,对增建鱼道提出两个布置方案。采用SMS-RMA2模型建立沿水深平均的平面二维水动力数学模型,... 详细信息

鱼道的设计中,进口布置的好坏直接影响过鱼效果。研究以湘江大源渡航电枢纽增建鱼道工程为例,通过分析过鱼对象与时段、鱼道类型及枢纽调度方式,对增建鱼道提出两个布置方案。采用SMS-RMA2模型建立沿水深平均的平面二维水动力数学模型,计算了不同流量下两种方案对进口流速条件的满足情况,并对两种方案进水口布置位置的优劣进行对比,讨论了不同调试运行方式下两种方案的过鱼能力。研究结果表明,方案一进口流速在大多数流量下无法满足最佳流速0.2~1.3m/s要求,而方案二进口流速能满足各种工况流量下的最佳过鱼流速要求,但却在大多数流量情况下呈现不出"进口"的实际意义。在此基础上,为避免过鱼对象找不到鱼道进口,本文提出了两点优化措施,可对类似工程尤其是增建鱼道工程具有一定的借鉴意义。

关键词：鱼道进口鱼道布置航电枢纽鱼道优化

基于MIKE21 FM模型的分汊河道治理研究

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中国水运（下半月） 2017年第9期17卷 102-104,116页

作者：梁艳慧莫光游官志鑫唐瑶湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410008 中建水务环保有限公司北京100070 长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410004

本文基于MIKE21 FM对大唐湘潭发电有限责任公司取水口处分汊河道治理进行数值模拟,经过对多个整治方案的模拟预测,在保证左汊航道足够通航水深,增加右汊流量满足电站用水需求的基础上,选出既经济又合理可行的优化整治方案。结合河道水... 详细信息

本文基于MIKE21 FM对大唐湘潭发电有限责任公司取水口处分汊河道治理进行数值模拟,经过对多个整治方案的模拟预测,在保证左汊航道足够通航水深,增加右汊流量满足电站用水需求的基础上,选出既经济又合理可行的优化整治方案。结合河道水位与流量观测,对数值模型进行验证和参数率定,并对工程整治效果进行验证分析。结果表明,模型计算结果与工程实施前后实测值基本吻合,所建模型能合理地反应出分汊河道分流比和水位变化状况,可为河道治理方案优化及实施提供科学依据。

关键词： MIKE21 FM模型分汊河道航道治理数值模拟

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铁山湾海域风浪数值模拟研究

交通科学与工程 2012年第2期28卷 84-89,106页

作者：刘劲官志鑫邓斌谢涛广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院广西南宁530011 湖南省交通规划勘察设计院湖南长沙410008 长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410004 湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室湖南长沙410004

随着北部湾的快速发展,铁山湾海域将规划建设数百个泊位.基于SWAN建立了该海域风浪数学模型,选取铁山湾海域影响较大的5个风向,研究不同风要素组合作用下的波浪特征,计算得到了建港方案实施前、后的波浪场分布.研究结果表明:S-SSW风向... 详细信息

随着北部湾的快速发展,铁山湾海域将规划建设数百个泊位.基于SWAN建立了该海域风浪数学模型,选取铁山湾海域影响较大的5个风向,研究不同风要素组合作用下的波浪特征,计算得到了建港方案实施前、后的波浪场分布.研究结果表明:S-SSW风向对该海域的风浪影响最大,SE-SSE和SW-WSW风向次之,E-ESE和W-WNW风向的影响相对较小.建港方案实施后,工程区的波浪强度整体小于工程前的;人工岛起到了很好的掩护作用.

关键词：铁山湾风浪 SWAN 港口建设方案数值模拟