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期刊信息/Journal information
水利水运工程学报
水利水运工程学报

张建云

双月刊

1009-640X

jnhri@nhri.cn

025-85829135

210024

南京市虎踞关34号

水利水运工程学报/Journal Hydro-Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊系国家水利部主管，南京水利科学研究院主办的学术性刊物。主要报道水利水电、水运、海洋和土木建筑等工程的规划，可行性研究、设计、科研、施工、监理以及管理工作中的新理论、新技术、新方法和新成果等。读者对象为从事水利、水运工程建设事业的广大科技工作者及有关院校的师生。
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    三维水沙模型在航道减淤措施中的应用

    季则舟任腾飞张金凤张俊健...
    1-9页
    查看更多>>摘要：山东滨州港港区于 2015年 11月经历一次大风骤淤过程,造成原有 3万t级航道严重淤积,建设和发展滨州港,航道的骤淤治理是关键.基于三维潮流泥沙模型FVCOM及波浪模型SWAN,考虑水动力和泥沙间的相互作用,建立了基于新型三维辐射应力的三维水沙模型,依据 2014年全潮水文观测资料对此三维水沙模型进行潮流场、波浪场及悬沙场的模拟和分析,验证了模型的可靠性,并计算了大风条件下现状航道淤积量和延长出水堤堤头位置至 7.5 m方案和 9.0 m方案的淤积量,分析了导致航道淤积的原因.模拟结果的对比论证表明,出水堤延伸越远,航道减淤量越大,但出水堤继续延伸后单宽减淤量会逐渐降低.本研究可为航道淤积治理及减淤措施设计等提供参考.

    潮流泥沙骤淤FVCOMSWAN滨州港

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    考虑结构安全的桩基码头清淤施工方案优化

    赵煜蔡忠志尤再进隋意...
    10-21页
    查看更多>>摘要：中国沿海粉砂质海岸桩基码头下方普遍存在的严重泥沙回淤问题,导致码头桩基受损和高昂泥沙清淤成本.将桩基受力的有限元分析方法与港口运营管理的运筹学方法相结合,以大型沿海桩基码头泥沙清淤工程为原型,开展桩基码头的清淤施工方案优化研究,分别建立码头桩基-岸坡土体结构体系的有限元数值模型,以及综合考虑清淤成本、安全、效率的港口清淤施工方案优化数学模型,并应用基于强化学习改进的遗传算法求解得到最优清淤方案.方案在充分考虑结构安全的前提下,有效降低了清淤成本,可为港口清淤提供依据.

    码头泥沙回淤清淤施工方案约束优化DDQN-GA算法

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    考虑清淤策略的桩基时变可靠度分析

    韩清宇崔春义熊琦赵敏...
    22-30页
    查看更多>>摘要：为发展淤积岸坡-高桩码头相互作用体系结构可靠性分析方法,基于Fick第二定律推导了能考虑氯离子侵蚀效应的二维扩散模型,并采用时间离散法提出了一种综合考虑结构抗力衰减、淤积作用量化和预测,以及桩基受力变形分析的高桩码头桩基时变可靠度数值计算方法.并结合以目标可靠度为导向的清淤策略,编写了淤积岸坡-高桩码头体系时变可靠度外挂求解程序DPRP.在此基础上,开展了多工况计算分析,探讨了高桩码头桩基时变可靠度的演化规律.计算分析结果表明:码头近海侧桩基可靠度更易低于目标可靠度,在实际工程中需重点养护与修复;泥沙淤积作用会降低多数桩基时变可靠度,而对于近海侧及近岸侧且向岸倾斜的斜桩,其时变可靠度则会因泥沙淤积作用而增大.该高桩码头桩基时变可靠度数值求解流程框架及对应外挂子程序DPRP,可为高桩码头-岸坡相互作用体系的相关工程设计与可靠性评价提供参考.

    高桩码头淤积氯离子侵蚀时间离散法可靠性分析清淤策略

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    岸坡淤积对高桩码头结构受力的影响及清淤防治措施

    李文静别社安武哲宇赵晟挚...
    31-41页
    查看更多>>摘要：利用有限元方法分析了岸坡淤积对高桩码头结构受力的影响,提出了码头下方局部清淤联合码头后方开挖以减小淤积影响的防治措施.通过构建高桩码头排架结构的实体单元模型,探讨了岸坡淤积和使用荷载的耦合作用对码头结构内力及水平位移的影响;通过比较岸坡淤积过程中的桩基受力及变形,揭示了桩基损伤机理,即岸坡淤积使桩土相互作用面积增大,桩基受到的附加淤积土压力作用增大,导致受横梁约束桩基的桩顶弯矩增大.岸坡淤积对码头结构存在显著影响,随着淤积高度的增加,桩基的内力及水平位移、横梁的水平位移显著增大;码头岸坡淤积、码头后方超淤及船舶撞击力的联合作用,对淤积岸坡的坡顶处和后侧的向岸斜桩的内力影响最大,桩基最易受损;对码头下方的淤积坡肩进行局部清淤,联合在码头后方挖槽的清淤措施,可有效降低危险桩基的桩顶弯矩,减小淤积对码头结构的影响.

    高桩码头岸坡淤积结构受力清淤防治措施

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    水流作用下桩基局部水沙动力特征数值模拟

    伍志元李昂蒋昌波高凯...
    42-53页
    查看更多>>摘要：基于VOF方法追踪水气界面,利用不可压缩流体连续方程和运动方程对流体进行描述,通过嵌套网格技术建立三维数值水槽,湍流采用RNG k-ε模型,泥沙运动基于Van Rijn方法.基于验证后的数值水槽模型,开展水流作用下高桩承台结构局部水动力和冲刷规律研究,讨论不同来流条件下桩基桩周流场分布、泥沙输运和床面局部冲刷特征.结果表明,桩基冲刷特征受冲刷时间、流速、水位、水流攻角等来流条件的影响,同时也受桩间距的影响.当流速较小时,高桩承台桩基各桩之间相互作用较小,泥沙冲淤形态彼此独立,与单桩冲刷特征相似.流速较大时,前桩对后桩出现较为明显的遮蔽作用,前桩水流涡旋影响后桩,后桩周围流速明显降低,此时泥沙冲刷坑彼此相连构成群桩整体冲刷坑,且在最后排桩桩间形成条状冲刷坑,冲刷深度最大.

    桩基结构高桩承台局部冲刷水沙动力

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    水流作用下的群桩流场特性PIV试验研究

    潘新颖郭云辉梁丙臣吴政杰...
    54-62页
    查看更多>>摘要：基于粒子图像测速技术(PIV)开展物理模型试验,对雷诺数Re分别为 2 400、6 000、12 000条件下,流向桩心距比为 5、横向桩心距比为 4时,3×3矩形排列圆桩群桩的局部流场特性开展研究.结果表明,中下游桩间与上中游桩间的流场特性存在显著差异,雷诺数对桩间流场变化影响明显.当Re为2 400和6 000时,上游中间桩后的尾流涡漩生成长度及回流区长度明显大于两侧边桩,Re为 6 000时现象更明显,而当Re增大至 12 000时此现象消失.受上游桩遮蔽作用,中游桩桩后的尾涡强度明显弱于前排桩,回流区面积随之减小.随着雷诺数增大,上游桩桩后尾涡生成长度、回流区尺度逐渐减小.此外,还分析了紊动强度与雷诺切应力在群桩内部平面上的分布变化.本研究以高桩码头桩基础为原型,分析群桩内部流场特性变化,研究结论有助于推进高桩码头泥沙冲淤变化机理的研究,提高高桩码头的安全评估能力.

    恒定流群桩流场粒子图像测速技术

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    考虑参数空间变异性的高桩码头-岸坡体系可靠性分析

    陈明强崔春义熊琦赵敏...
    63-71页
    查看更多>>摘要：为进一步发展高桩码头-岸坡体系结构可靠性分析方法,基于KL-Copula互相关随机场模拟方法,综合考虑了岸坡土体参数空间变异性与其相关结构及大小的影响,提出一种岸坡-高桩码头体系互相关随机场模拟与可靠性求解数值实施流程,并基于PLAXIS计算程序平台,编写了高桩码头-岸坡体系互相关随机场模拟与可靠性分析外挂求解程序KLCPRP.在此基础上,进一步结合非侵入式随机分析方法进行相关算例分析,探讨不同岸坡强度参数Copula函数结构对互相关随机场模拟和高桩码头结构可靠性求解的影响规律.计算分析结果表明:不同Copula函数结构所对应模拟样本的线性相关系数、秩相关系数均存在一定差异性;对于有限实验数据情况,Gaussian Copula函数结构会导致随机场计算结果偏于保守;所提出的KL-Copula模拟随机场数值实施流程及对应外挂求解程序KLCPRP具有良好的精度和有效性,可为高桩码头-岸坡相互作用体系的相关工程设计及安全评价提供理论参考.

    高桩码头-岸坡体系空间变异性KL-Copula理论互相关随机场可靠性分析

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    基于知识图谱和熵值优化的高桩码头模糊评估

    张鹏周一恒崔春义季则舟...
    72-83页
    查看更多>>摘要：高桩码头应用广泛,在其服役期内可能受到超载、淤积、环境腐蚀等因素影响,出现结构性能退化,对其进行服役性态评估具有重要价值.基于已有行业规范与工程案例整理了中国常见码头结构形式的服役性态评估指标体系,采用Top-down方式创建指标体系的知识图谱,并利用visNetwork工具包编写指标体系内核代码与BS架构交互界面.结合AHP-FCE法与评估指标进行码头服役性态评估:建立评语集与评估等级集进而得到模糊评估向量;采用熵值法(EM)对层次分析(AHP)中的权值进行修正,从而实现客观赋权.最后,以中国东南沿海某海港高桩码头结构为例进行流程演示,结合该工程特点从知识图谱中抽取安全评估指标并建立该工程分级评估系统,分层计算模糊评估向量并得到码头整体安全等级为A级.该结果与工程检测机构评估结果一致,验证了所建知识图谱的适用性与修正的AHP-FCE法的正确性,说明该方法可推广应用于其他各类码头结构的运维评估.

    指标体系知识图谱层次分析法熵值法模糊综合评估服役性态

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    圆柱绕流的三大类型湍流模型及稳定性数值模拟研究

    夏曦尤再进王召伟
    84-94页
    查看更多>>摘要：海港桩基码头下方桩柱周围的绕流特性对港口水动力与泥沙输运具有重大影响.为探究湍流数值模拟方法对三维桩柱绕流精度的影响,基于CFD方法建立OpenFOAM湍流模型,在雷诺数Re=3 900条件下,研究不同近壁取值范围y+=0.95～5.00内的大涡模拟LES、原始雷诺时均法(RANS)湍流模型和增加涡流黏度限制公式的RANS湍流模型的阻力系数、斯特劳哈尔数、平均压力系数、平均速度和涡流结构.研究结果表明,与前人RANS各湍流模型及试验计算结果比较,RNG κ-ε湍流模型对阻力系数和斯特劳哈尔数模拟较准确,对涡捕捉精细程度最好;κ-ω、κ-ω SST湍流模型对斯特劳哈尔数模拟较准确,在y+=0.95～2.00时对平均压力系数模拟较准确;各RANS湍流模型对平均速度的模拟均存在回流区内速度偏差较大的问题;大涡模拟LES湍流模型在近壁网格精度较高时,所有水动力模拟结果相对准确.研究还发现增加涡流黏度限制后的RANS湍流模型,对涡结构捕捉的精细程度更高,更符合真实流动.通过对不同湍流模型下单桩水动力特性的分析研究,可为海港码头下圆形桩群的水动力计算提供参考.

    涡流黏度RANS湍流模型涡结构湍流结构

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    高桩码头桩群对水动力参数影响的数值模拟

    薛玉娆张金凤张庆河尤再进...
    95-102页
    查看更多>>摘要：桩基码头是常用的码头结构形式,应用广泛.高桩码头桩群基础改变了周围水动力场,引起泥沙冲淤规律的变化,从而对码头结构稳定性产生影响,研究圆柱桩群阻力特性,对水流和底床冲淤变化研究具有重要意义.基于FVCOM的三维水动力模型,将桩柱绕流阻力等效为水流阻力,提出一种桩群阻水效果的概化方法,通过增加桩群阻力项来研究桩群对水动力环境参数的影响,构建了群桩下方和后方水动力规律的三维水动力改进模型.该模型应用于舟山某高桩码头附近流场的模拟计算,结果与实测值吻合良好,证明了模型的有效性;计算结果表明,桩群影响使得码头后方的流速减小,比码头前方减小约 67%.所构建的模型可进一步研究高桩码头下方和后方冲淤演变规律,为码头建设和运维提供技术支撑.

    水流阻力桩群概化FVCOM三维模型水动力高桩码头

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