护底软体排失效的模拟框架及初步应用

摘要

长江口深水航道整治工程中,采用了很多护底软体排结构,但是护底软体排会由于不利的流态而发生破坏.为模拟软体排破坏过程,基于平面二维水-沙-地形耦合数学模型,进一步考虑护底软体排对地形冲淤的影响机制,即在模型中,修正软体排覆盖区域泥沙上扬和沉降通量,来模拟软体排排边冲刷并向排内发展的破坏过程,并记录软体排的受力状态和破坏状态.采用所建立的模型,针对长江口软体排进行了初步模拟:将400m×400m的矩形软体排放置于长江口南北港分汊口附近,在长江上游开边界给定2016年2月1日至2016年9月20日大通站实测径流数据,采用该期间流量过程,在2014年和2015年两年的流量与悬沙浓度数据拟合曲线中插值得到悬沙浓度过程;外海开边界为水位驱动,考虑M2、S2、N2、K1、P1、O1、K2、Q1、MM、MF、M4、MS4、MN4分潮,通过TPXO计算出边界点与长江上游开边界同期的潮位时间序列;钱塘江上游给定800m3/s恒定流量和0.02kg/m3的恒定含沙量过程.结果显示,该位置的软体排,在排体外缘持续冲刷状态下,计算到约1199h时,发生滑落破坏,在计算到约4227h时,发生坍塌破坏.