新水沙条件下荆江河段强冲刷响应研究

三峡工程运用后,坝下游荆江河段水沙条件重新分配,其河床进入剧烈冲刷状态,揭示其河床响应综合特征可进一步丰富水库下游河床演变规律.本文通过原型观测数据对比分析,阐述了荆江河段水沙重分配特性,多方面揭示出河段的强冲刷响应特征.研究结果表明:三峡工程运用带来了坝下游荆江河段水量过程上的重分配,沙量区域上及过程上的重分配,从而激发其河床的高强度冲刷响应,其中既有枯水位下降、断面窄深化、床沙粗化等常规响应,也有上荆江分汊河段"支汊冲刷发展"、下荆江急弯河段"凸冲凹淤"等异常响应.     

古田双口渡水电站整体水工模型试验研究

由于双口渡水电站的溢流坝泄洪单宽流量大及下游河床狭窄且地质条件较差,原初步设计中担心其 溢流大单宽泄洪对水舌挑距及两岸稳定性的不利影响,挑射水舌受径向集中的强烈影响会对下游河床产生 的严重冲刷等问题．为此本水工试验除了验证泄流能力、水面线及流速分布等常规试验内容外．着重研究 分析溢流拱坝大单宽泄洪对水舌挑距及两岸的不利影响程度,同时重点研究挑射水舌受径向集中的强烈影 响对下游河床产生的严重冲刷问题,并采取一定的工程措施,最大限度地减轻下游河床冲刷,确保拱坝安 全泄洪．     

水流对破坏后河床演变的作用

河床因自然或人为作用会发生破坏。将破坏后河床地形概化为三角形坑,通过水槽试验和数值模拟研究了清水和动床两种水沙条件下坑形河床的演变。采用垂向二维水流数学模型计算得到了不同时刻下坑周围的流速与河床切应力分布,分析了导致河床演变的原因。研究表明:清水冲刷条件下破坏后河床仅在坑缘口处有冲刷侵蚀,是由于此处强切应力所致;动床冲刷条件下坑内流速很小,坑上游来沙在坑内淤积,同时坑下游边坡长距离冲刷显著;河床演变达到平衡状态时,局部切应力仍大于均匀流切应力。     

低水头缓坡溢洪道挑坎体型优化试验研究

某低水头电站因工程需要采用的缓坡溢洪道挑流消能效果不理想,对右岸岸坡和河床冲刷较为严重.试验研究了两种挑坎体型下出坎水舌形态、落水点及对下游河床的冲刷,推荐采用的差动坎方案能使水流纵向扩散更充分,减轻水流对下游的冲刷,消能效果显著.论文对该类工程泄洪消能设施布置原则进行了总结,对类似工程有借鉴意义.     

论三峡水库下游的河床冲淤变化

回顾和分析了三峡建库前后坝下游汉口以上河段的冲淤情况，通过分析丹江口、三门峡等水库下游实测资料表明，在水库下游河床冲刷、沙量恢复过程中，各粒径组输沙量均不会超出建库前水平，这是与河床边界、河型等因素无关的一般性规律，目前三峡水库下游冲淤计算成果与其他水库下游的冲淤规律存在矛盾之处，汉口以上河段冲淤情况以及对防洪的影响值得商榷。     

清水冲刷下均匀天然沙含沙量恢复过程试验研究

水库修建后,清水下泄将造成坝下游河道处于冲刷状态,引起河势调整,给下游防洪、水资源利用及航运等可能带来一系列不利的影响;由于坝下游清水冲刷过程的复杂性,沙质河床含沙量沿程恢复规律一直是河流泥沙动力学的难度问题之一.基于此,首先本文根据湍流猝发理论推导出清水冲刷下沙质型河床含沙量沿程恢复的理论公式,然后利用配置精密仪器的变坡水槽试验进行相关研究,并根据试验数据分析不同条件下垂线平均含沙量沿程恢复的特性.试验成果显示,当流量、床沙粒径不变,河床比降为0.5‰、1.0‰与2.0‰时,垂线平均含沙量恢复过程差异性较小,但随着冲刷距离发展α_1(近底处含沙量与垂线平均含沙量比值)递减而α_2(近底处挟沙能力/垂线平均挟沙能力比值)略有增加,且在清水冲刷发展过程中α_1是一个逐渐靠近α_2的动态变化过程;当床沙粒径与河床比降不变,流量越大,水流垂线平均含沙量恢复饱和的数值与距离越大,α_1、α_2数值同样也越大;当流量、河床比降不变,床沙粒径颗粒越细,含沙量恢复饱和时的数值越大,恢复距离也越长,反之亦然.     

坝下河段悬移质和推移质沿程冲刷过程研究

通过三门峡水库、丹江口水库和三峡水库坝下河段水文泥沙实测资料,研究了坝下悬移质沿程恢复的一般规律,结果表明:含沙量和悬移质中值粒径沿程先增长后减小,两者峰值均随冲刷时间发展而向下游移动;含沙量恢复距离与流量大小正相关,与床沙补给粒径反相关,大流量恢复距离长,小流量恢复距离短,粗沙恢复距离长,细沙恢复距离短;河床冲刷由含沙量恢复特性决定,粗细颗粒泥沙均在恢复过程中则河床粗细均冲,粗颗粒已恢复而细颗粒仍在恢复过程时河床淤粗冲细.开展了清水冲刷水槽试验,研究了坝下推移质在冲刷中的贡献和级配调整特点,主要结论如下:当床沙初始可悬百分数小于40%,河床以推移质冲刷为主,相反则以悬移质冲刷为主;推移质级配随冲刷历时粒径先增粗再变细最后趋于稳定.     

基于河段单元尺度长江中游河床形态调整过程及差异性研究

三峡水库对坝下游河道调整的影响已初步显现,利用1987~2014年长江中游原型观测资料,以河段作为研究单元,探讨了三峡水库蓄水后坝下游河床形态调整时空差异性及成因,研究表明:(1)坝下游河床整体为冲刷趋势,且主冲刷带下移约80km,175m蓄水以来宜昌—枝城及下荆江河段冲刷强度减弱,上荆江、城陵矶—湖口河段增强;(2)宜昌—城陵矶河段冲刷集中在枯水河槽,且集中程度增加,低滩和高滩冲刷所占比例减小;(3)城陵矶—汉口河段由试验性蓄水前的"冲槽淤滩"转为试验性蓄水后的"滩槽均冲",汉口—湖口河段蓄水前为"冲槽淤滩",蓄水初期深槽和低滩冲刷,高滩淤积,试验性蓄水期后为深槽冲刷,高、低滩均略有淤积;(4)试验性蓄水后坝下游中枯水历时增长,冲刷集中在枯水河槽,滩地因高水历时减少和航道整治工程等作用,冲刷速率减小或略有淤积;(5)砂卵石河段断面调整以深蚀为主,砂卵石—沙质过渡段深蚀过程中伴随横向展宽,沙质河段整体为深蚀趋势,伴随边心滩冲淤调整,其展宽、束窄均有发生.     

论闸下冲刷的计算

本文探讨了闸下各种情况冲刷的计算问题。对于无粘性土质河床的闸下级流冲刷,视作推移质运动平衡问题处理,导出了一套计算冲刷平衡水深、河宽及河底纵坡降的公式。对于无粘性土质河床的闸下急流冲刷,则根据动床模型系列试验数据,分析得到了计算最大冲刷平衡水深的回归公式。对于粘性土质河床的闸下缓流或急流冲刷,引用了当量粒径的概念,将其化为和该粘性土具有同等抗冲能力的无粘性土质河床冲刷问题求解,并据有关资料分析得到了由粘性土凝聚力指标求取当量粒径的简捷公式。本文末还给出了算例。     

河道水草对水文测验的影响及应对措施

小浪底大坝建成后,改变了下游河道的水环境,尤其冬季从大坝下泄的水流,水温较高,给下游河床滋生水草提供了条件,随着温度的不断升高．坝下测验河段滋生的水草不断长大,严重影响到了坝下测站的正常水文测验。直到每年的调水调沙开始后,大水又把水草冲刷干净．这就决定了坝下测验河道内滋生的水草具有明显的周期性,为了根据不同时期水流条件、测验方法、河床状态、水草特点等情况确定更好的测验手段．有必要对测验河道内滋生的水草进行分析研究。     

纵向增强体土石坝漫顶溢流安全性能分析

为了验证纵向增强体土石坝相对于常规土石坝抵御洪水漫顶破坏的安全程度,基于相关试验分析洪水漫顶造成下游堆石料被冲刷流失,以及纵向增强体土石坝这一新坝型的安全运行机理。通过工程实例验证了纵向增强体土石坝将常规土石坝发生的漫顶溃坝模式改变为坝体冲坑模式,从而延迟了整个坝体的溃决时间,为工程抢险和下游群众转移争取了更多的时间;增强体是否被破坏,取决于冲刷深度与墙体被冲蚀临空后的极限受力状态的关系比较。     

特殊地质条件下河床坝基防渗处理方法

采用传统方法对河床坝基进行防渗处理时,由于没有考虑到特殊地质条件,存在技术应用范围狭小的局限,因此提出一种基于GeoStudio的河床坝基防渗处理方法。选取某特殊地质条件下的河床,并对该地地质进行详细分析;根据分析结果,采用GeoStudio方法对河床的基础电性参数进行调查,对电阻率进行测试,掌握河床渗漏特殊地质介质的电性参数,得出关于河床坝基的数据;运用高密度电阻法对采集的河床坝基数据进行处理,最终根据上述步骤得出的结果,提出解决河床坝基渗漏防治措施。根据实验结果可知,所提方法对特殊地质条件下河床坝基渗漏情况分析结果和实际结果基本一致,并且运用所提方法对坝基进行防渗处理时,防渗程度在90%左右,说明所提方法防渗效果明显,能够为特殊地质河床坝基防渗工作提供有效的方法。     

两种方案下灞河橡胶坝库区冲淤研究

灞河为多泥沙河流,且河道冲淤变化较为剧烈,橡胶坝库区泥沙的冲淤演变对水面景观及跨河建筑物、库区水工建筑物的安全将产生严重影响。研究分析灞河橡胶坝建成后河床演变非常必要。     

翼型宽尾墩后河床冲刷机理研究

对溢流坝段闸墩尾部型式进行了试验研究,特别对翼型宽尾墩引起的挑跌水流作用于河床上的动水压特性、挑距及冲刷范围随平均流场参数变化的规律作了探讨。并将定床试验的力学特性与动床试验的冲坑特性之间的关系作了初步研究,给出了冲坑深度与范围的计算方法。     

局部冲坑对导管架刚度影响的模型试验

采用缩尺4桩导管架风机模型试验研究冲坑对导管架刚度的影响。通过控制导管架基桩冲坑出现顺序及不同冲坑深度模拟冲刷过程,研究静力荷载作用下局部冲坑对导管架基础刚度、内力分配规律的影响以及冲坑分布、冲坑深度、冲坑出现顺序、冲坑坡度对导管架共振频率的影响。结果表明：荷载较小时,1.5D(D为桩径)深度以内的局部冲坑对导管架静刚度的影响较小,但冲坑对静刚度的影响随荷载增加而逐渐增大;当冲坑深度大于1D时,导管架共振频率开始出现下降趋势,此时任意基桩再出现更深冲坑都会引起共振频率的较大下降;当局部冲坑深度分别为1.5D和2D时,风机共振频率分别下降约3.2%和6.3%;当冲坑形状为圆锥形时,保持局部冲坑深度不变,改变冲坑坡度对导管架风机共振频率影响较小。     

汾河二库坝基深层抗滑稳定性评价

汾河二库拦河大坝为全断面碾压混凝土重力坝，最大坝高88m。坝基在上覆26m-28m厚砂卵石层被挖除后，通过探井、岩芯钻孔取样及超声波测试发现坝基下伏缓倾薄弱层，这将降低大坝的抗滑稳定性。为此，对坝基采取加设齿槽等工程措施，经过对坝基深层抗滑稳定进行的核算和评价，认为大坝处于稳定状态。     

冲刷坑冲刷过程的数值模拟

为了探索用数值模拟的方法来模拟冲刷坑形成过程及预测冲刷深度的可行性,在贴体非正交曲线坐标系中,采用控制体积法对二维散粒体河床的冲刷进行了数值模拟,根据冲刷过程中坑底动水压强和冲刷深度之间的平衡关系,来控制坑底边界网格移动进而模拟冲刷坑的冲刷过程及流场变化过程,实现了对冲坑底边界动态发展过程的自动模拟.计算得到的控制参数变化规律,表明用此方法模拟冲坑发展过程的可行性;计算结果与试验吻合较好,说明本方法可以有效地用来模拟冲坑发展过程,并能正确的反映挑流冲刷中流场结构和速度、压力等参数的变化.     

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。     

漫水丁坝坝头床沙起冲流速研究

设计丁坝时,漫水丁坝坝头床沙起冲流速是漫水丁坝局部冲深计算的基础,迄今为止,有关这方面的研究文献所见甚少。为探索有关规律,寻找工程设计的依据,对缓流时的漫水丁坝坝头床沙起冲流速进行了尝试性的试验研究,对部分影响因子进行试验分析。研究表明：坝长及坝高增加,起冲流速减小,局部冲深增大;床沙中值粒径及水深增加,起冲流速增大。在分析基础上,提出了漫水丁坝坝头床沙起冲流速的计算办法。