2012年10月第5期（总第135期）

(双月刊)
目 次

考虑绕射效应的沿堤波浪力波动分析………………………………蒋学炼，马青山，李珊珊，李炎保(1)
设计流量推求中特大值判断方法的改进……………………………黄伟昊，左利钦，李寿千，盖永伟(8)
水泥土渗透系数随围压变化的试验研究…………………………………………袁荣宏，白 杰，吴桂芬(13)
洋口港LNG码头栈桥沿程桩基局部冲刷分析……………………曾成杰，陆培东，王艳红，陈可峰(18)
长江口悬沙有效沉速时空变化规律杨云平， 李义天，王 冬，韩剑桥(24)
察汗乌苏面板坝监测资料分析………………………………………………………………李 为，苗 喆(30)
划子口河闸弧形钢闸门三维有限元分析与安全评估………………奚肖亚，刘海祥，叶小强，柯敏勇(36)
桶式基础结构稳定性试验研究…………………………………………李 武，吴青松，陈 甦，程泽坤(42)
甬江洪枯季水沙特性分析……………………………………陈 珺，嵇 敏，张洪记，严文武，唐洪武(48)
乌江郭母子至狮子口滩群河段碍航特性与整治…………赵志舟，景晓菊，赵世强，张晓明，赵 健(55)
海积相土地区生态型护岸结构研究………………………………………………陈一梅，宋绍华，马 骏(62)
三峡库区泥沙分布规律初探…………………………………………………毛红梅， 刘少华， 周海燕(67)
基于内河航道等级比较的长江航运发展分析……………………………………………刘 涛，罗胜平(72)
潮流作用下潮汐汊道稳定关系及试验研究…………………………………………………………张 磊(78)
桩基挡板式透空堤透浪系数计算及试验研究………………………陈德春，茆福文，沈丽宁，殷福安(83)

南京水利科学研究院重大成果介绍

“风暴潮对港口水陆域及航道安全影响研究”成果简介…………………………………………………(88)
HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING
(Bimonthly)
Oct. 2012 No.5 (Total No.135)
CONTENTS

Undulation analysis of wave force along breakwater considering wave diffraction
…………………………………………JIANG Xue-lian，MA Qing-shan，LI Shan-shan，LI Yan-bao(1)
An improvement in judging the extraordinary value of flood frequency (design flood discharge) analysis
…………………………………………HUANG Wei-hao，ZUO Li-qin，LI Shou-qian，GE Yong-wei(8)
Test study on soil-cement permeability coefficient change with confining pressure of a flexible wall permeameter
……………………………………………………………YUAN Rong-hong，BAI Jie，WU Gui-fen(13)
Research on local scour around the trestle piers of LNG station at Yangkou port
………………………………ZENG Cheng-jie，LU Pei-dong，WANG Yan-hong，CHEN Ke-feng(18)
Space-time variation in effective settling velocity of suspended sediment in Yangtze River estuary
…………………………………………YANG Yun-ping，LI Yi-tian，WANG Dong，HAN Jian-qiao(24)
Stress and deformation analysis of Chahanwusu concrete face rockfill dam (CFRD) based on monitoring data
……………………………………………………………………………………LI Wei，MIAO Zhe (30)
Three dimensional finite element analysis and reliability of radial steel gate for Huazikou River sluice
…………………………………………XI Xiao-ya，LIU Hai-xiang，YE Xiao-qiang，KE Min-yong(36)
Stability tests of bucket-based structure
………………………………………………LI Wu，WU Qing-song，CHEN Su，CHENG Ze-kun(42)
Analysis of water and sediment characteristics during flood and low water period of Yong River
…………………………CHEN Jun，JI Min，ZHANG Hong-ji，YAN Wen-wu，TANG Hong-wu(48)
Navigation hindering characteristics of Guomuzi-Shizikou group of shoals and its regulation
………………ZHAO Zhi-zhou，JING Xiao-ju，ZHAO Shi-qiang，ZHANG Xiao-ming，ZHAO Jian(55)
A study of ecological revetment structure in marine soil area
……………………………………………………………CHEN Yi-mei，SONG Shao-hua，MA Jun(62)
Preliminary study on sediment concentration distribution in the Three Gorges reservoir
……………………………………………………MAO Hong-mei，LIU Shao-hua，ZHOU Hai-yan(67)
Analysis of Changjiang River navigation development based on comparison of inland waterways level
……………………………………………………………………………LIU Tao，LUO Sheng-ping(72)
Stable relationships of tidal inlets acted by tidal flow and their experimental studies
……………………………………………………………………………………………ZHANG Lei(78)
Calculation of wave transmission coefficient and experimental study of a permeable breakwater on pile foundation
…………………………………………CHEN De-chun，MAO Fu-wen，SHEN Li-ning，YIN Fu-an(83)

NEWS ………………………………………………………………………………………………………(88)
考虑绕射效应的沿堤波浪力波动分析
蒋学炼^1，2， 马青山³， 李珊珊¹， 李炎保⁴
(1. 天津城市建设学院 天津市软土特性与工程环境重点实验室， 天津 300384； 2. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室， 辽宁 大连 116024； 3. 中国港湾工程有限责任公司， 北京 100027； 4. 天津大学 建筑工程学院， 天津 300072)

摘要：回顾了波浪绕射的理论基础，提出了等水深单突堤的总波浪力相位差修正公式，结合绕射效应解析解和波压计算方法，探讨了波高和波浪力的沿堤波动.分析结果表明，波高沿堤波动导致波浪力沿堤也呈正弦形式的周期性衰减，这正是蛇行破坏现象的内在原因.当不考虑堤后绕射波影响时，堤头附近水平波浪力最大峰值约为立波时的1.2倍，当考虑堤后绕射波影响时，最大峰值可达1.4倍以上.这表明立波系统只是一种总体平均情况，考虑到波浪力的沿堤波动，工程中应加强局部重点堤段的防护.

关键词：波浪绕射；相位差；波浪力；沿堤波动
设计流量推求中特大值判断方法的改进
黄伟昊^1，2， 左利钦¹， 李寿千¹， 盖永伟¹
(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 河海大学 水利水电学院， 江苏 南京 210098)

摘要：设计洪峰流量的推求过程中，特大值判断的正确与否对洪水频率分析的精度有着较大的影响.而在特大值判断的过程中，Ex+kσ常作为水文频率分析中特大值判断的准则，其中k为经验常数，其取值的不同常会给设计流量的计算带来较大的误差.采用数值模拟方法，生成符合PⅢ型曲线分布的样本，再通过适线拟合，探讨了k值与样本总量、变差系数及偏态系数之间的相互关系，并在此基础上建立了k值估计公式.最后，通过将该k值的估计公式应用于天然河道设计流量的推求过程中，取得了良好的效果.

关键词：洪水频率；特大值；设计洪峰流量；重现期；频率分析
水泥土渗透系数随围压变化的试验研究
袁荣宏^1，2， 白 杰³， 吴桂芬⁴
(1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室， 江苏 南京 210098； 2. 河海大学 岩土工程研究所， 江苏 南京 210098； 3. 南京市水利建筑工程检测中心， 江苏 南京 210036； 4. 中国华电工程（集团）有限公司， 北京 100035)

摘要：利用改进的常规三轴仪压力室作为柔性壁式渗透仪，进行了渗透系数最低有效围压的试验研究.结果显示，低有效围压情况下，试样侧壁必须涂凡士林才能保证试验精度；柔性壁式渗透仪试验的最低有效围压大致为3 kPa.为了研究水泥土渗透系数随压力的变化规律，利用该渗透仪对取自长江某段干堤应急加固工程的防渗墙水泥土进行有压条件下的渗透试验，试验结果表明：当围压较低时，水泥土渗透系数较大，随着围压的增大，渗透系数迅速减小.渗透系数随围压的变化关系可以用幂函数表示.

关键词：水泥土； 三轴仪； 渗透系数； 围压
洋口港LNG码头栈桥沿程桩基局部冲刷分析
曾成杰， 陆培东， 王艳红， 陈可峰
(南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)

摘要：洋口港LNG码头栈桥工程位于西太阳沙人工岛东北侧海域，水流条件复杂，海床泥沙活动性强，LNG栈桥建成后沿程桩基周围即产生不同规模的冲刷坑.通过对比栈桥建设前后海床地形变化，分析了桩基冲刷坑形成、发展过程.结合工程海域水沙动力环境，阐明了桩基冲刷坑分布规律、原因，总结出强潮流粉沙质海岸工程建设所引起的局部冲刷一般规律.研究结果表明：LNG栈桥沿程桩基冲刷形态分布与涨、落潮优势密切相关，而冲刷范围与强度则受流速大小和桩基规模的影响.冲刷坑早期发展迅速，在平面形态基本稳定后仍有进一步冲深的可能，应采取适当的工程护底防护措施.

关键词：洋口港； LNG码头栈桥； 桩基局部冲刷； 潮流
长江口悬沙有效沉速时空变化规律
杨云平， 李义天， 王 冬， 韩剑桥
(武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室， 湖北 武汉 430072)

摘要：通过长江口肖山—口外实测资料研究悬沙有效沉速的变化规律，结果表明：整个水域悬沙垂向分布近似符合指数型分布，采用Rouse公式计算悬沙有效沉速变化，洪季和枯季悬沙沉速自肖山—南、北港河段为减小趋势，且涨潮悬沙有效沉速小于落潮；无论洪季或枯季，大潮与小潮的涨潮悬沙沉速均接近，落潮悬沙沉速则大潮大于小潮；平面分布上，北槽悬沙有效沉速大于南槽，两者均存在1个悬沙沉速较大区域，恰为滞流点和滞沙点活动区域，即最大浑浊带发育区域；计算得到肖山—口外洪季悬沙有效沉速变化范围为1.60~7.94 mm/s，枯季悬沙有效沉速变化范围为2.40~6.38 mm/s.

关键词：悬沙有效沉速； Rouse公式； 时空变化； 长江口
察汗乌苏面板坝监测资料分析
李 为¹， 苗 喆²
(1. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029； 2. 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院， 陕西 西安 710065)

摘要：建在深厚覆盖层上的混凝土面板堆石坝受力情况比较复杂，采用模型试验方法研究其应力变形规律与实际情况存在差异，因此，有必要对已经投入运行的覆盖层面板坝的原型观测资料进行整理和分析.通过对察汗乌苏面板坝安全监测资料的分析，了解了该坝的应力变形性状.察汗乌苏面板坝水平位移和沉降均较小；面板垂直缝变位小，无脱空现象发生，面板底部局部弯曲变形偏大；防渗墙在蓄水期向下游产生挠度变形，且墙体上部变形量大于下部；周边缝最大三向变位发生在岸坡，小于设计允许值；大坝的应力变形都在设计允许范围内，各测点测值已基本趋于稳定，说明在工程特性较好的覆盖层上建高面板坝是可行的.

关键词：混凝土面板堆石坝； 深覆盖层； 安全监测； 应力变形
划子口河闸弧形钢闸门三维有限元分析与安全评估
奚肖亚¹， 刘海祥²， 叶小强²， 柯敏勇²
(1. 南京市水利规划设计院有限责任公司， 江苏 南京 210006； 2. 南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)

摘要：划子口河闸拆建工程闸门为“Π”型弧形钢闸门，为掌握不同工况下的结构变形和应力分布，需要建立三维有限元整体模型进行分析.采用ANSYS有限元计算软件建立模型，按不同工况分别施加荷载.计算结果表明，5种工况下弧形钢闸门的结构变形都在允许范围内，应力值都在钢材的屈服应力以下.采用结构线性屈曲分析闸门结构稳定性，用有限元法求出结构的稳定安全系数，结果表明大部分工况下的稳定安全系数大于4，最先失稳的部位在跨中水平次梁处，建议适当加密跨中纵梁，以减小水平次梁计算长度，提高稳定性.

关键词：弧形闸门； 有限元分析；结构安全性
桶式基础结构稳定性试验研究
李 武¹，吴青松²， 陈 甦¹， 程泽坤¹
(1. 中交第三航务工程勘察设计院有限公司， 上海 200032； 2. 江苏省射阳县港口管理局， 江苏 盐城 224300)

摘要：桶式基础防波堤结构在深厚软泥土沿海工程中逐渐引起关注并大量应用于工程实践，但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性尚未得到解决.采用原状软黏土，通过室内物理模型试验，探讨了桶式基础防波堤的稳定性，得到荷载—位移曲线的变化规律，下桶内的负压对荷载—位移曲线的影响及桶式基础结构破坏形式与外荷载的关系.试验证明，在表层土体的抗剪强度范围内，荷载与位移呈线性变化，否则，呈非线性变化.如果存在负压作用，荷载与位移的线性关系范围扩大，非线性关系范围缩小，最终破坏形式相同.桶式基础结构的破坏形式与外荷载的作用点及桶底面土体的强度直接相关.上述规律可以为新型桶式基础结构防波堤的设计、优化与完善提供参考.

关键词：桶式基础； 软土地基； 防波堤； 稳定性
甬江洪枯季水沙特性分析
陈 珺^1，2， 嵇 敏¹， 张洪记³， 严文武⁴， 唐洪武^1，2
(1. 河海大学 水利水电学院， 江苏 南京 210098； 2. 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210098； 3. 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院， 四川 成都 610072； 4. 宁波市水利水电规划设计研究院， 浙江 宁波 315192)

摘要：基于2010年7月（洪季）及2011年1月（枯季）甬江水文、泥沙观测资料，从潮位特征、涨落潮历时、流速、潮量、含沙量分布和输沙能力等方面分析甬江洪枯季水沙特性.分析表明：（1）甬江洪季最高潮位、最低潮位、平均潮位和最大潮差略大于枯季.（2）洪季大潮的平均涨潮历时比枯季长，平均落潮历时比枯季短，小潮时则相反.（3）甬江洪枯季断面垂线平均流速表现为大潮大于小潮，落潮大于涨潮，流速沿程增加，进潮量与涨潮差线性相关；（4）断面垂线平均含沙量呈现枯季大于洪季、大潮大于小潮的特征，且含沙量的垂线分布为Ⅱ型；引入背景含沙量，建立了洪、枯季的水流输沙能力公式.

关键词：甬江； 感潮河段； 洪枯季； 水沙特性； 输沙能力
乌江郭母子至狮子口滩群河段碍航特性与整治
赵志舟¹， 景晓菊¹， 赵世强²， 张晓明²， 赵 健²
(1. 重庆交通大学 河海学院， 重庆 400074； 2. 重庆西南水运工程科学研究所， 重庆400016)

摘要：乌江郭母子至狮子口滩群河段由多个碍航滩点组成，且受三峡水库与上游电站运行的影响，通航环境较为复杂，整治难度较大.在滩性分析的基础上，将该滩群组成重新划分为进口汊道浅险滩、中间顺直微弯过渡段浅滩、下游弯曲段浅险滩等3个滩段；采用物理模型研究了该滩群的整体整治方案，对航道尺度、通航水流条件的改善程度、挖槽稳定性等方面进行了多组方案比选，提出了本滩群的整治原则与措施，试验研究表明，推荐方案可以满足航道尺度与通航水流条件的要求.

关键词：滩群河段； 回水变动区； 航道整治
海积相土地区生态型护岸结构研究
陈一梅¹， 宋绍华²， 马 骏¹
(1. 东南大学 交通学院， 江苏 南京 210096； 2. 盐城航道管理处， 江苏 盐城 224005)

摘要：结合海积相土地区刘大线航道整治工程，分析了海积相土地区航道水-土-护岸结构相互作用的机理.在理论分析基础上，提出了海积相土地区航道新型生态护岸构建的原则，将生物技术与工程技术相结合，选择以海积土地区的砂质粉土以及当地的植物作为护岸材料，构造了一种阶梯砂管式生态型护岸结构，并对该护岸结构的稳定性、生态性、亲水性进行了计算分析.将阶梯砂管式生态型护岸与目前常用的夹石混凝土和透水沉箱式护岸进行比较，经济性分析表明本文提出的新型护岸结构节约资源，节约护岸工程投资.所得成果可为其他海积相砂质粉土地区的护岸工程建设提供借鉴参考.

关键词：海积土； 砂质粉土； 生态护岸
三峡库区泥沙分布规律初探
毛红梅¹， 刘少华¹， 周海燕²
(1. 长江水利委员会水文局， 湖北 武汉 430010； 2. 湖北省水利厅， 湖北 武汉 430071)

摘要：为了探究三峡库区泥沙运动及其分布规律，长江水利委员会水文局实地勘测收集了三峡库区代表站临底泥沙资料.采用该实测资料与常规泥沙观测资料，运用非线性回归技术，分析了不同水力条件和泥沙粒径组成等情况下三峡库区悬移质泥沙的横向、垂向分布情况，认为库区水体在大水深小含沙量情况下，泥沙横向分布趋于均匀；垂向底部区域泥沙输移占比较大，发现库区控制站I，II型两种泥沙垂线分布类型均普遍存在，垂线底部0.2 h以下区域泥沙输移总量约占垂线输移总量的10%以上，并根据三峡库区泥沙特性对目前泥沙观测方式提出了建议.

关键词：三峡库区； 含沙量； 分布规律
基于内河航道等级比较的长江航运发展分析
刘 涛¹， 罗胜平²
(1. 长江航运规划研究中心， 湖北 武汉 430014； 2. 长江航道规划设计研究院， 湖北 武汉 430011)

摘要：航道是内河航运中最关键的基础性要素，航道等级的合理划分是航运可持续发展的重要保证.进行了长江与世界内河航运发达水系航道技术等级的比较；就《内河通航标准》（GB 50139-2004）执行过程中长江航运发展存在的问题进行了系统分析，认为长江水系航道存在着航道等级划分不合理、通航标准低、航道网络化程度低及高等级航道占比低等问题；分析提出了长江航运可持续发展的几点建议：一是着手进行现行内河航运标准的修编；二是研究确定合理的长江水系航道分级层次，提高最低通航标准；三是加快高等级航道网建设，促进长江水系航道的网络化.

关键词：长江航运； 内河航道； 技术等级； 高等级航道； 可持续发展
潮流作用下潮汐汊道稳定关系及试验研究
张 磊
(南京水利科学研究院 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室， 江苏 南京 210029)

摘要：通过分析现有国内黄渤海、东海、华南沿海潮汐汊道的口门稳定纳潮棱体P与过水口门断面面积A的关系，对P-A关系的局限性及其存在问题进行了说明.在此基础上对维持潮汐汊道口门稳定的动力及其条件特点进行了分析，利用几个天然海湾参数资料，并考虑潮流动力、底床稳定因素推导出新的湾内纳潮面积S、口门断面平均流速V和口门断面面积A的关系即VA=0.001 5 SH.同时通过建立潮流物理模型，保持湾内水域面积不变，进行250~400 m口门宽度条件下的口门流速试验，得到口门断面面积与口门流速间的关系.考虑潮流动力因素所得到的S-VA关系计算结果与模型试验得到的结果相吻合.

关键词：潮汐汊道； 口门形态； 模型试验
桩基挡板式透空堤透浪系数计算及试验研究
陈德春¹， 茆福文¹， 沈丽宁¹，殷福安²
(1. 河海大学 港口海岸与近海工程学院， 江苏 南京 210098； 2. 长江勘测规划设计研究院， 湖北 武汉 430010)

摘要：在威格尔对直板透浪系数研究基础上，采用微幅波理论并结合不同透空堤结构尺寸（挡浪板宽度与挡板间距之和D，桩基的宽度b及挡浪板间距△D组合）推导透空堤透浪系数计算公式.并基于广东新港荔枝湾防波堤模型试验，研究了挡浪板的相对入水深度、挡浪板间距、不同波浪重现期对透浪系数的影响，验证了理论推导透浪系数计算公式的合理性，计算了波浪条件d/L≤0.245和t/d=0.35~0.78范围内的透空堤透浪系数，为确定合理的透空式防波堤结构提供设计依据.

关键词：挡浪板； 透空式防波堤； 透浪系数