丁坝冲深极限值的探讨

丁坝冲深极限值是确定建筑物基础埋设深度的一个主要因素,丁坝设计和施工中的关键问题在于确定坝头最大冲深。根据试验资料和理论分析,对丁坝冲深极限值进行了研究,探讨了有关因素对冲深的影响,尝试性地提出了极限值的确定方法。     

桩柱式双丁坝局部水流结构及冲淤规律的试验研究

桩式透水丁坝是一种新型河道及航道整治建筑物,本文针对桩式透水丁坝群中对水流影响最大的前2座丁坝分别进行定床和动床模型试验,在前人研究的基础上,主要分析透水率的变化对双丁坝流场分布的影响规律,并运用Surfer软件绘制了河床地形图,探讨透水率变化对双丁坝局部冲淤的影响规律,发现第2座丁坝坝根附近的横向冲槽、坝头冲刷深度和坝后淤积体在发生程度上均弱于第1座丁坝;随透水率的增大,2座丁坝的坝头最大冲刷深度均减小,同时两坝间的淤积作用也减弱,不利于护岸促淤,推荐透水率为30%。     

桩式丁坝局部冲刷深度试验研究

针对桩式丁坝局部冲刷特性及其最大冲刷深度,在总结前人研究的基础上,进行了桩式丁坝清水冲刷动床试验.试验中挑角范围在30—135°之间,透水率范围在0—40%之间,通过试验分析了其冲刷坑形态,冲刷深度影响因素和机理.研究结果表明:桩式丁坝局部冲刷坑呈"V"形槽状,最低点位于桩根附近,整个冲刷槽最大冲刷深度位于坝头,由绕坝水流所导致.冲刷深度随河宽缩窄率增大而增大,随透水率增大而减小,正挑时丁坝的冲深最大,同时还与Fr和床沙级配有关.最后,通过量纲分析建立了非淹没桩式丁坝局部最大冲刷深度的计算公式,该式将桩式丁坝冲刷深度与其影响因素直接联系起来,能够定量反映其影响规律,其计算结果与试验数据符合良好,可为实际工程设计提供参考依据.     

丁坝挑角等参数对坝头冲刷深度的影响

丁坝是山区沿河公路冲刷防护的常用构造物，坝头冲刷深度是丁坝设计的一个重要参数。影响坝头冲刷深度的因素很多，其中丁坝的挑角、漫水高度以及边坡系数对坝头冲刷影响很大。在分析上述参数对丁坝水流结构和冲刷特性的影响基础上，通过室内模型试验，对不同条件下的丁坝冲刷规律、特点进行观测。根据大量试验数据，并以不漫水板式正挑丁坝为基本研究对象，分析后得到了三个影响参数对丁坝冲刷深度的作用特点，建立了影响系数的计算公式。     

丁坝局部冲深计算的理论探讨

多年来,丁坝局部冲深计算大多局限在半经验半理论的回归分析计算方面,由于客观条件的不同,虽计算公式众多,彼此形式及结果也分歧较多。鉴于这种状况,根据流体力学原理、试验现象和数据,从理论分析出发,尝试性地提出了丁坝局部冲深计算理论公式,经与试验结果比较发现：理论公式的结构合理,与试验结果相符,从而为半经验半理论回归公式的进一步研究提供了理论方面的基础。     

坝头形式对丁坝附近水流结构的影响分析

为探讨坝头形式对丁坝附近水流结构的影响,建立三种坝头形式的正挑丁坝,采用三维数学模型进行模拟,分别从自由液面、流速分布、回流场尺寸、漩涡及紊动能5个方面分析.研究表明:方形直头丁坝附近自由液面变化趋势与其他两种形式丁坝略有不同;坝头形式对丁坝近底床流速影响显著;圆弧直头丁坝的影响程度与扇形直头丁坝相差不大,其有效影响范围较方形直头丁坝小;各丁坝坝后均形成横轴漩涡,扇形直头丁坝与其他两种丁坝不同,形成两个不同方向的横轴漩涡;方形直头丁坝、圆弧直头丁坝、扇形直头丁坝的紊动能最大值依次减小,并且紊动区域呈现出向上游移动的趋势.     

漫水丁坝和丁坝群防护的试验研究

根据水工模型试验研究和工程现场考察,对漫水丁坝附近的水流结构,河床变形的特点进行了分析和研究;以不漫水丁坝为基础,提出了漫水丁坝冲刷深度的计算方法;从总结工程实践经验出发,提出了关于坝型、不同地区、不同河段等条件下修建漫水丁坝及丁坝群方面的建议。     

受漩涡作用的水下块石的起动流速

研究绕丁坝水流对坝前河床的冲刷有重要的工程现实意义。在总结以往对冲刷机理研究的基础上,提出漩涡吸附力是引起块石起动的重要因素。通过对流场中竖轴漩涡的分析,简化求解了漩涡对块石的吸附作用力。对块石重新进行受力分析,导出了漩涡作用下新的泥沙起动流速公式。得到的起动流速比经典公式得到的值要小,证明漩涡作用使得块石更容易起动,因而在分析块石受力时不可忽略。结论对探究丁坝坝头冲刷及其他类似的坝头、堤头冲刷稳定计算都有参考价值和启发性。     

上游行近水深对桥墩冲深影响的探讨

桥墩冲深计算是桥墩设计中的一个重要方面,而其本身受众多因素影响。目前争议较多的是水深因子的作用。根据试验现象和观测数据等对水深因子的作用进行了研究,得出了冲深随水深的变化是一种多值关系,依据该结论可解释过去多种有争议的观点。并且,对丁坝的分析也得出了类似的关系     

丁坝群间取水建筑物局部流场及其冲淤变形的试验研究

本文结合黄河宁夏某河段丁坝群间设置取水建筑物的工程实际,采用正态动床模型,研究了丁坝群掩蔽条件下取水建筑物附近的流场特性及其局部冲淤变形规律.研究表明,丁坝群间设置取水建筑物,其局部流态及冲淤变形主要受到丁坝间回流及坝后扩散主流的控导.现状条件下,取水建筑物前流态不受回流的影响,回淤泥沙不危及取水安全,而扩散主流顶冲取水建筑物,形成较大局部冲刷;设置上挑式淹没构筑物,可极大减轻局部冲刷,比较了几种上挑式减冲设施,得到了较优化的体型及上挑角;合理下延上丁坝可有效发挥丁坝对水流的控导作用,既可形成有利的取水态势,又可减小顶冲作用,有效缓解局部冲刷.研究成果可为类似的工程实际提供参考.     

水流强度对淹没式方桩局部冲刷特性的影响

为研究不同水流强度作用下淹没式方桩的局部冲刷特性及流场变化,开展了非均匀沙条件下的桩基局部冲刷试验,分析了桩周的冲刷地形、冲刷深度变化规律;利用OpenFOAM对不同水流强度下的桩周流场进行了模拟,讨论了桩前马蹄涡、桩周回流和下降水流的分布特点。结果表明:在清水冲刷条件下,桩周的冲刷坑深度、沙丘高度和受冲刷影响区域大小均随水流强度的增大而增大;在平衡冲刷地形下,高水流强度冲刷后桩周流动更加复杂,冲刷坑内的涡流强度大幅度提高;当水流强度接近1时,粗颗粒泥沙对细颗粒的屏蔽效应会在一定程度上影响桩周最大冲刷深度。     

冰盖下组合桥墩的局部冲刷特性及水力特性

为研究冰盖对组合桥墩局部冲刷及其周围流场分布的影响,基于动床冲刷试验,在不同覆盖条件下,分析了不同水流条件和桥墩尺寸对组合桥墩局部冲刷的影响,建立了预测明渠水流与冰盖流条件下组合桥墩最大冲刷深度的经验方程,并通过ADV测量了墩前的流场。结果表明:组合桥墩的冲刷模式与串列桥墩相似,最大冲刷深度始终出现在墩正前方;经验方程中来流水深、来流流速、桥墩尺寸、冰盖糙率均与最大冲刷深度呈正相关关系;在粗糙冰冰盖流条件下,墩前的垂向流速最大,导致其最大冲刷深度总是大于同等条件下的明渠水流和光滑冰盖流。     

航道整治丁坝对城区中小河流鱼类栖息地的影响研究

用于航道整治的丁坝在发挥束水攻沙整治作用的同时,因其改变了河流流场、流速、水深、底质分布而造成水生生物栖息地变化。为探讨该种丁坝能否对栖息地有改善作用,基于河道内流量增量法(IFIM),以岷江支流锦江穿过成都华阳镇河段为研究对象,采用River 2D进行了鱼类栖息地的模拟。结果表明:不同丁坝及其组合方案下,鱼类栖息地加权可利用面积(WUA)均大于天然状况,即修建丁坝对改善城市河流水生生物栖息环境有利;同时从模拟成果中进一步分析得到在保证通航条件下WUA最大时所需要的生态流量及最佳丁坝布置方案。     

破碎波作用下直立堤前海床的冲刷

对远破渡、近破波作用下直立式防波堤前海床的冲刷问题进行了研究。在实验基础上,对破碎波作用下直立堤前的冲刷形态、冲刷机理进行了分析;提出了堤前冲淤预报公式。     

波流作用下大尺度圆柱周围局部冲刷深度简化数值模型

利用数模研究了波流共同作用下大尺度孤立圆柱周围的局部冲刷问题．该数模包括波浪场模型、流场模型、剪应力模型和冲淤形态模型．在数值计算中,通过分别求解缓坡方程和浅水环流方程得到波浪场和流场的分布情况,据此计算出水质点的底流速,得到底床剪切应力场的分布情况．可通过底面剪应力与泥沙起动应力的比较来调节底床的地形．计算了不同条件下孤立圆柱附近的局部冲刷情况,据此研究了波高、流速对局部冲刷的影响,发现最大冲刷深度随流速、波高的增大而增长．数模采用有限元方法,结果比较合理．     

淹没丁坝壅水规律试验研究

本文对淹没丁坝的壅水问题进行了理论分析和试验研究.将丁坝附近的水流运动简化为—维流动,根据水力学的基本原理,推导出丁坝上游最大壅水断面处的比能增值及其系数的数学表达式,在宽浅水槽中(槽宽4.2m)垂直于岸壁设置单个丁坝和不同个数丁坝组成的坝群进行壅水试验.根据试验测得的资料,按最小二乘法法则得到了单丁坝和丁坝群的比能增值系数的计算关系式.最后对淹没丁坝的壅水规律进行了讨论,分析了主要因素对壅水高度的影响.