JTS／T 231-8-2018 标准规范下载简介

JTS／T 231-8-2018 内河航道整治建筑物模拟技术规程

7.6.2验证计算应包括下列内容：

1）沿程水面线或水位过程线： (2)沿程流速三维分布。

7.6.3模型验证的允许偏差应满足下列享

(1）平原河流水位允许偏差±0.05m，山区流态复杂河段水位允许偏差±0.1m (2)流速沿水深分布趋势与原型基本一致，允许偏差±10%； （3）流量允许偏差±5%。 7.6.4验证计算应对计算与实测的流场合理性进行分析，即平面流态、流向及回流范日 与原型基本一致。

LY/T 3162-2019 胶合板生产节能技术规范整治建筑物水动力数值模拟

7.7.2模拟计算成果应图表化，整治建筑物周围三维流场及压强模拟应有可视化动态 显示。 7.7.3根据三维流场及压强分布等计算成果应对整治建筑物稳定性进行分析。

道整治建筑物模拟技术规程（JTS/T231—8—201

附录 A非恒定水流试验模拟方法

A.1非恒定流过程的确定

A.1.1非恒定流过程根据需要可选择实际非恒定流过程或概化非恒定流过程。 1.1.2结合非恒定流水流波幅、变率、极大值、极小值等因素，非恒定流过程可概化为三 角形或正余弦波形；实际非恒定流过程可依据水文站实测资料，分为单峰、双峰或多峰 过程。

A.2非恒定水流试验模拟方法

2.1根据试验目的，非恒定流模拟可采取数学模拟方法、物理模拟方法或统计仿真 方法。 2.2非恒定流过程的生成应采用能生成任意形态且连续非恒定流过程的流量控制 成系统。

A.2.3非恒定流过程的测量应采用可同时进行同步非恒定流流量、水位过程的监测

附录B航道整治建筑物三维数学模型

附录 B航道整治建筑物三维数学模型

1.1利用自由液面和床面边界条件对连续方程沿水深积分处理得到的水位方程可 (B. 1.1) 控制,

t一时间(s); α、y、z——原点0置于某一水平基面,z轴垂直向上的直角坐标系坐标(m); u、——空间流速矢量√沿αy方向的速度分量(m/s); h一计算域地面高程（m）。 B.1.2对压力进行静水压力和非静水压力分解后的压强项可按式（B.1.2)控

式中p(x,y,z,t）—计算域某空间位置处的压强（N/m）; P（,y,t）——某平面位置处的大气压强（N/m²）； m（x,y,t）—某平面位置处的自由水面水位值（m）； q(x,y,z,t）—计算域某空间位置处的非静压值(N/m²） B.1.3动量方程可按下列方程控制

原点0置于某一水平基面，z轴垂直向上的直角坐标系坐标（m）；

内河航道整治建筑物模拟技术规程（JTS/T231一

B.2三维控制方程离散

附录C本规程用词说明

附录 C 本规程用词说明

为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度的用词说明如下： （1）表示很严格，非这样做不可的，正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； （2）表示严格，在正常情况下均应这样做的，正面词采用“应”，反面词采用“不应”或 “不得”； （3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的，正面词采用“宜”，反面词采 用“不宜”； （4）表示允许选择，在一定条件下可以这样做的采用“可”。

为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度的用词说明如下： （1）表示很严格，非这样做不可的，正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； （2）表示严格，在正常情况下均应这样做的，正面词采用“应”，反面词采用“不应”或 “不得”； （3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的，正面词采用“宜”，反面词采 用“不宜”； （4）表示允许选择，在一定条件下可以这样做的采用“可”。

道整治建筑物模拟技术规程（JTS/T231—8—201

1.《文后参考文献著录规则》（GB/T7714） 2.《内河航道与港口水流泥沙模拟技术规程》（JTS/T232） 3.《海岸河口潮流泥沙模拟技术规程》（JTS/T231—2） 4.《水运工程水文观测规范》（JTS132）

本规程主编单位、参编单位、主要起草人、

主编单位：重庆交通大学 参编单位：长江航道规划设计研究院 南京水利科学研究院 交通运输部天津水运工程科学研究所 主要起草人：王平义（重庆交通大学） （以下按姓氏笔画为序） 马爱兴（南京水利科学研究院） 付中敏（长江航道规划设计研究院） 刘怀汉（长江航道规划设计研究院） 陈飞（长江航道规划设计研究院） 杨成渝（重庆交通大学） 张华庆（交通运输部天津水运工程科学研究所） 张秀芳（重庆交通大学） 张明进（交通运输部天津水运工程科学研究所） 曹民雄（南京水利科学研究院） 喻涛（重庆交通大学） 主要审查人：仇伯强 （以下按姓氏笔画为序） 刘书伦、刘兴年、张玮、余俊华、罗宏、胡旭跃、赵世强、 唐造造、詹义正 总校人员：刘国辉、吴敦龙、李荣庆、董方、王平义、张明进、康苏海、 郑惊涛、马爱兴、张秀芳、喻涛 管理组人员：梁波（重庆交通大学） 刘怀汉（长江航道规划设计研究院） 曹民雄（南京水利科学研究院） 张华庆（交通运输部天津水运工程科学研究所）

中华人民共和国行业标准

内河航道整治建筑物模拟技术规程

1.0.1内河航道整治建筑物失稳问题复杂，目前的认识还不够充分，一些基本理论尚欠 成熟，直接影响了内河航道整治工程的建设和运行管理。内河航道整治建筑物模拟技术 是研究内河航道整治建筑物实施前后水流、泥沙运动、整治建筑物水毁机理及防护的重要 手段。为能充分地运用好航道整治建筑物模拟技术，规范和统一物理模型和数值模拟方 法及技术要求，提高模拟精度和科学性，因此制定本规程是十分必要的。 1.0.2我国通航河流大部分受径流影响，其水流来源主要由雨水或冰雪融化汇合而成。 受潮汐影响的河流特征与之差别较大，一般按照《海岸河口潮流泥沙模拟技术规程》 （JTS/T231一2）有关规定执行

内河航道整治建筑物模拟技术规程（JTS/T231

2.3整治建筑物的失稳主要受三维水流的影响，是复杂的动态过程。所以除了对物 奠型的资料记录和整理有要求外，对数值模拟提出了要展示整治建筑物附近复杂流态 酉文件的要求，使分析研究更加直观方便

4整治建筑物模型设计及制作

4.3整治建筑物模型设计及模拟材料

4.3.1为满足航道整治建筑物构件制作和精度控制、构件附近局部水动力特性相似，要 求整治建筑物模型设计比尺不能过小。鉴于目前航道整治中应用较为广泛的建筑物构件 如软体排压载块、透水框架、散抛块石等实体结构尺寸一般较小，模型设计比尺一般不宜 小于1:60。 4.3.3软体排排垫一般选用棉布来模拟，软体排压载体根据模型比尺不同一般选用铝 片、混凝土、马赛克或其他复合材料来模拟。 4.3.4透水框架一般采用复合材料来模拟

4.4整治建筑物模型制作及安装

5整治建筑物水力特性模型试验

5.1.2传统上对解决内河航道整治工程实际问题的物理模型试验是以河工模型为主，它 可以比较直观且能较好反映复杂的边界条件和水流条件的影响，但对定量解决复杂问题， 特别是整治建筑物周围三维的水流现象是有局限的，因此整治建筑物水力特性的研究应 在正态概化模型或局部模型中进行试验

5.2.1模型中进口段是试验河段之外上下游的水流调节段，由于弯道水流条件复杂，为 了保证来流条件的相似，进口范围需加长至弯道以上河段。 5.2.2为了保证水文资料的代表性，要求至少要有同一个水文年内洪、中、枯三级水位 流速、流向及流量资料

5.3.1非试验段是指水流的自动调节段，包括进口调节段和出口尾水影响段，目的是为 了保证整治建筑物所在区域的水流运动与原型相似。 5.3.4天然河流整治建筑物周围水流三维特征明显，为了使室内整治建筑物水力模型与 原型有较好的相似性，模型设计时应采用正态模型进行研究，同时要求模型在满足几何相 以时，还应满足重力相似和阻力相似；由于天然明渠水流不仅为紊流且位于阻力平方区， 许多试验表明，明渠水流中的紊流临界雷诺数的下限是1000

5.4.1整治建筑物失稳主要与来水来沙及其自身结构密切相关，为了揭示整治建筑物失 稳机理与水力特征因子之间的相互关系，应根据整治建筑物所在河段的水流特点及整治 建筑物结构特点，确定不同的流量及水位等试验控制条件。整治建筑物破坏通常发生在 洪水期，因而流量级应选择洪水流量或洪水流量过程等最不利条件的相关流量级。 5.4.2实际工程观测表明，在天然非恒定流特征明显的汛期或枢纽下泄非恒定流阶段 数治决饮监生发生 雨业业

整治建筑物失稳发生的频率和程度均非常高，为保证模型试验与原型相似，需要进行非恒 定流条件下的整治建筑物水力特性研究，以分析天然来流过程及枢纽下泄非恒定流条件 下整治建筑物周围的三维水流结构、河床变形与整治建筑物失稳过程

5.5试验设备和量测仪器

5.5.2.1、5.5.2.2非恒定流水位随时间会发生连续变化，自前可采用自动跟踪式水位 计或超声波水位计跟踪量测。仪器精度为±0.1mm，考虑到系统有误差，因此将误差控制 在±0.5mmo 5.5.2.6、5.5.2.7为更好地揭示整治建筑物失稳的机理，进行整治建筑物及其周围河 未受力变化的观测分析，自前采用专用压力检测仪器仪表、压力变送器、动态应变仪、动态 信号采集系统等压力测量仪器，因此将精度控制不低于0.5级（即额度量程的±0.5%）。

5.6.2整治建筑物主要受水流冲击力的作用而发生直接破坏和因河床冲刷而造成间接 破坏，为了掌握整治建筑物结构受力变化，模型试验时除进行常规的整治建筑物周围水 位、流速、流向及流态情况的观测外，应进行整治建筑物及其周围河床压力的观测。

5.7.1试验观测表明，当来流非恒定特征明显时，受瞬时最大比降、最大流速的影响，整 治建筑物往往频繁失稳甚至损毁严重。因此，进行非恒定流试验时，应注意观察和分析整 治建筑物周围瞬时最大比降、最大流速特征。 5.7.2根据不同试验水流条件下，水面线、流速流向、水流紊动特性、受力变化、整治建筑 物失稳（变形、破坏)过程等观测资料，可分析水力特征参数与整治建筑物失稳之间的相 互关系，从而确定出最不利条件的水流条件。

6整治建筑物稳定模型试验

6.1.1航道整治建筑物在水流冲击力作用下可能发生直接失稳破坏，如抛石坝护面块石 粒径偏小、稳定重量不足时，在受到中洪水主流、横向环流或斜向水流强烈冲击时，由于坝 体表面块石重量不够被水流冲移，形成缺口，继而扩大冲深，最终导致坝体的损毁；透水框 架因稳定重量不足，在大流速作用下发生滑移或滚落破坏，使得框架防护区出露达不到防 护功能；软体排因压载重量偏小，在大流速作用下发生侧掀失稳。另一方面，整治建筑物 因周边河床冲刷等原因可能造成间接失稳破坏，如抛石坝周边局部冲刷引起坝体基础的 腾塌；透水框架群外侧床面局部冲刷，引起边缘框架的滚落：软体排排边局部冲刷坑的形 成与发展，引起排边出现悬挂、塌陷等破坏。为研究整治建筑物的失稳（变形或破坏）以 及相应的防护措施，需要对其稳定性开展模型试验研究工作。 6.1.2当研究整治建筑物受水流冲击力作用下发生的直接破坏时，可采用定床模型进行 试验，主要进行水流特性试验；当研究整治建筑物因河床冲刷等原因造成间接破坏时，宜 采用动床模型进行试验一般进行清水冲刷试验

6.2.1为了保证整治建筑物稳定模型试验成果的可靠性，需要收集工程河段相关的地 形、水文、泥沙、整治建筑物工程设计方案等资料。整治建筑物间接破坏时主要因河床冲 刷等引起，通常对于整治建筑物附近河床局部冲刷深度可能较大时，为真实反映河床可达 到的冲刷深度，需收集河床质覆盖层厚度、河床垂向组成（级配垂向分布）等资料。

6.3.1整治建筑物稳定模型需针对河床质组成情况进行模型设计，对河床质组成为颗粒 较粗的砂卵石或粗沙河段，河床以推移质造床为主，模型应以推移质运动为主进行设计， 对河床质组成为细沙的河段，河床以悬移质造床为主，模型应以悬移质运动为主进行 设计。

运动相似与泥沙运动相似的基础上，还应保证整治建筑物的形态变形相似。整治建筑物 满足几何相似、水下重度相似时，一方面要求整治建筑物模拟材料的密度与原型一致，另 一方面可保证建筑物的稳定性相似。整治建筑物的变形主要是指建筑物附近局部冲刷坑 形成与发展后，建筑物在外力作用下产生的体积或形态的改变，如丁坝的塌变形、软体

排边缘的塌陷悬挂变形、透水框架群边缘下沉、滚落变形等，建筑物变形特征的相似性可 采用建筑物体积或位移的相似来反映

模型设计时应采用正态模型进行研究。整治建筑物稳定模型试验受条件限制一般只进行 极限冲刷试验，模型未经过动床地形冲淤验证，模型模拟原型冲刷时间可按合适的输沙率 公式及冲淤时间比尺进行估算。

6.4.1整治建筑物失稳通常发生在洪水期，因而流量级应选择洪水流量或洪水流量过 程，有时建筑物设计时还需了解其他特定的流量级（如多年平均流量、整治流量）作用下 整治建筑物附近局部冲刷范围、深度，因而还需进行这些特定流量级试验。 6.4.2研究整治建筑物间接破坏的动床模型，为了掌握不利条件下的建筑物附近局部冲 刷及建筑物变形破坏情况，通常进行清水极限冲刷试验。有时为了了解特定水文年水沙 作用下的建筑物稳定情况，可进行加沙试验，加沙条件宜根据动床验证试验建立的流量与 加沙量关系曲线进行控制。 5.4.3整治建筑物稳定模型一般进行极限冲刷试验，模型放水时间可以建筑物附近床面 油刷其本稳定为依据实际作 形恋化崔间隔1小时断面

刷及建筑物变形破坏情况，通常进行清水极限冲刷试验。有时为了了解特定水文年水沙 作用下的建筑物稳定情况，可进行加沙试验，加沙条件宜根据动床验证试验建立的流量与 加沙量关系曲线进行控制。 6.4.3整治建筑物稳定模型一般进行极限冲刷试验，模型放水时间可以建筑物附近床面 冲刷基本稳定为依据，实际操作时可监测建筑物附近断面地形变化，待间隔1小时断面地 形变幅小于5%时，即可认为河床冲刷基本达到稳定状态。

冲刷基本稳定为依据，实际操作时可监测建筑物附近断面地形变化，待间隔1小时断面地

6.5试验设备和量测仪器

6.5.1自然堆积法是一种测量粗颗粒泥沙水下休止角的方法，主要将粗颗粒泥沙在静水 中一定高度处自由落至床面，测量堆积体斜坡面能达到最大坡角的方法；自然落淤法是 种测量细颗粒泥沙水下休止角的方法，主要在静水中将细颗粒沙样在沉降筒一定高度处 自然落淤至筒底，测量淤积丘体高度及丘底半径，以此换算泥沙水下休止角的方法；圆盘 法是一种测量细颗粒泥沙水下休止角的方法，在静水中将位于细颗粒泥沙淤积体下部的 圆盘缓慢提离沙面，测量圆盘上水下沙丘的高度，以此换算泥沙水下休止角的方法。依据 《内河航道与港口水流泥沙模拟技术规程》（JTJ/T23298），确定推移质泥沙加沙器的 加沙速度相对误差不应超过±10%。

刷坑地形，需将坑内水体抽出至要求水位值时测量。使用测针测定淤积高程时要注意放 掉测点存水，并在地形下陷前迅速完成测量。电阻式地形仪、光电式地形仪、超声波地形 仪，现已广泛应用，当淤积界面不清时，先设定以某一浓度作为淤积面调整好仪器，再进行 测量。

6.6.1研究整治建筑物直接破坏时一般进行定床水流运动特性试验。研究整治建筑物 间接破坏时，般先进行定床水流运动特性试验，掌握建筑物周边水流结构，在此基础上 再开展地形冲淤变形试验

5.1研究整治建筑物直接破坏时一般进行定床水流运动特性试验。研究整治建筑 妾破坏时，一般先进行定床水流运动特性试验，掌握建筑物周边水流结构，在此基础 开展地形冲淤变形试验

6.7.1整治建筑物发生失

6.7.1整治建筑物发生失稳破坏时，对于抛石坝体一般统计坝体跨塌的体积，对于软体 排般统计排体悬挂或塌陷的面积，对于透水框架群一般统计框架群发生下沉的面积或 滚落的体积。

.1整治建筑物发生失稳破坏时，对于抛石坝体一般统计坝体跨塌的体积，对于软 一般统计排体悬挂或塌陷的面积，对于透水框架群一般统计框架群发生下沉的面积 落的体积。

乙整治建筑物水动力数值模拟

7.1.1受整治建筑物影响，其周边流态复杂，局部存在明显的垂向流速分量，采用二维数 学模型不能解决垂向流速分量求解，因此，应采用三维水流数学模型。 7.1.2整治建筑物局部压强分布不符合静水压强假设条件，对压力项的处理应考虑动水 压强。

7.2.1模型边界选择在水面变化平缓、流速相对均匀的位置，弯道河段流速变化剧烈，存 在横向水面比降，不适合作为入出口边界，在此情形下，人口边界位置应适当上移，出口边 界位置应适当下移，因此，为保证建模地形精度，测量范围适当延长。 7.2.2.4、7.2.2.5测流断面位置及垂线布设是根据现行行业标准《水运工程水文观 测规范》（JTS132）有关规定确定的

7.3整治建筑物数值模拟方法

7.3.1因整治建筑物水动力三维模型计算范围不大，故忽略科氏力项，给 运动控制方程。

7.3.1因整治建筑物水动力三维模型计算范围不大，故忽略科氏力项，给出了三维水流

运动控制方程。 7.3.2计算模式种类很多，有有限差分法、有限体积法或有限元法等。各种模式各有优 缺点，有限体积法采用非结构化网格，易拟合固定边界，模式具有守恒性强、计算精度高特 点GB/T 15728-2021 玻璃耐沸腾盐酸侵蚀性的重量试验方法和分级，实用效果理想，是目前三维数值模拟较广泛的一种模式。 7.3.3垂向分层网格体系可以极大减少实体单元数量，简化单元连接关系，方便求解模 式的编程实现。 7.3.5有限体积法具有模拟精度高、守恒性好等优点，附录B给出有限体积法离散 方法

7.4.1水流运动方程具有适定性、唯一性，其数值解具有向定解收敛的特性，因此不同的 物理量初值均可得到正确数值解，所不同的只是收敛快慢的区别。通常地，各物理量初始 值取0

道整治建筑物模拟技术规程（JTS/T231—8—20）

7.5计算域的确定及网格剖分

7.5.2为更好地拟合现场边界和整治建筑物复杂的几何形状，平面应采用非结构化网格 进行剖分；整治建筑物周边水面由于雍水呈现非平面状态，甚至在研究河段内模型域水位 随时间而变化，为保证各时刻均以整个计算水体为剖分对象且不改变整体网格单元结构， 宜在垂向采用动网格技术。垂向采用动网格处理技术可避免对自由水面的捕捉，大大降 低求解难度，减小计算量。 垂向分层以能够分辨整治建筑物周边及复杂河段的垂向流速变化和垂向涡旋为原 则。过小的垂向划分尺度会大量增加总体单元数量并减小计算时间步长，可能导致模拟 时间过于费时，因此必要性不显著。垂向分层数通常根据流态性质、水深分布状况、求解 问题精度综合考虑。

6.2对流速的验证，需要对各垂线测点进行流速、流向验证NB/T 10590-2021 多雷区风电场集电线路防雷改造技术规范，保证模拟流态符合河道 的三维特点。

7.7计算及成果分析

7.7.2受显示技术制约，三维流场处理较为困难，一般可采用截面（水平截面、垂直截 面）方式，通过多个截面流场间接展示三维流场；通过三维表面流场仿真，可以部分展示 三维流场：也可以直接采用立体电影方式对三维流场进行仿真