丁坝群坝田与主流水沙交换与冲淤机理综述

丁坝群不同平面布置方案下坝田与主流间的泥沙交换和地形变化是长江口深水航道回淤机理及减淤措施研究的重要内容,但以往研究不多。坝田与主流的泥沙交换及地形变化与紊流结构及时均流场有关,即与坝田-主流主界面混合层的大尺度相干结构和坝田内时均大尺度环流有关。在出水丁坝和淹没丁坝情况下坝田与主流的质量交换系数变化不大,约为0. 02左右。坝田不存在悬沙的平衡剖面(Rouse分布),悬沙和底沙均存在指向坝田的净输沙。坝田淤积达到准平衡状态需要5～6 a,但基本上在前2 a就达到了平衡。     

长江口深水航道治理工程不同阶段北槽丁坝群坝田泥沙冲淤分析

根据长江口深水航道治理工程不同阶段的地形分析,定量分析不同工程阶段影响下北槽丁坝群坝田冲淤厚度以及地形变化。结果表明:在不同的工程阶段,北槽南北侧坝田冲淤差异受工程进度影响,总体呈逐年淤积趋势,南北侧坝田呈"洪季多淤、枯季少淤积"的状态,北侧坝田淤积厚度大于南侧。北槽主槽与坝田地形变化在2010年之前变化较大,2010年之后,主槽基本趋于稳定,变化较缓,坝田则持续淤积。     

北槽坝田环流特征及环流对坝田冲淤的影响

通过建立二维模型,对长江口北槽深水航道水沙运动及冲淤状况进行模拟,分析了北槽坝田局部环流的特征及形成原因,并结合北槽洪季冲淤状况,分析了坝田形成冲刷区的水动力原因及环流对坝田冲淤的影响。分析表明,坝田环流在不同时刻、不同区域具有相应的特征及成因,且坝田环流的位置,平面尺寸及出现与否都对坝田冲淤有影响,大范围的、中心更靠近滩槽的环流有利于坝田的淤积。     

强潮河口丁坝坝头砂肋软体排护底稳定性试验研究

通过对土工织物软体排护底应用情况以及钱塘江河口潮流特征的分析,认为丁坝坝头砂肋软体排铺设后的稳定性好坏是护底成败的关键。利用长35m、宽4.3m的水槽,对砂肋软体排在不同压载厚度条件下进行不同行近流速、不同坝长、不同水深的多组次室内试验研究,得到砂肋软体排的稳定性主要与压载的块石层厚度有关,铺设在丁坝坝头的砂肋软体排临界块石压载稳定厚度与行近流速、丁坝长度以及水深等因子有关,采用相关因子多元回归分析得到丁坝坝头砂肋软体排临界稳定的压载厚度经验公式,可指导现场施工实践。     

强潮河口排桩式丁坝局部冲刷试验研究

通过对强涌潮作用下单排及双排桩式丁坝局部冲刷的试验研究及钱塘江河口直立式丁坝局部冲刷的调查分析 ,认为在以粉沙土为基础的强潮河口利用抛石护桩可大大地缩短板桩的长度及减小截面尺寸 ,从而达到减少投资和增强排桩式丁坝自身稳定性的目的。通过试验 ,得到了强潮河口排桩式单、双排桩丁坝在块石防护下不同部位的局部冲刷特征。此外 ,半圆形透水坝头可使坝头冲刷坑深度提高 0 5～ 1 0m。     

基于减小坝头局部冲刷的非淹没式水力插板透水丁坝群优化试验

为了寻找水力插板透水丁坝群减小坝头局部冲刷的最佳设计参数和布置方案。文章在双丁坝布置的情况下,通过改变第二、三个丁坝的间距,第三个丁坝的挑角、透水率、长度进行单因素试验,得出各单因素与第三个丁坝坝头冲刷坑深度的回归方程。再从每组单因素试验结果中选择最佳试验水平,利用L9(34)正交试验设计表设计4因素3水平的正交试验。正交试验结果表明:4个单因素对第三个丁坝坝头冲刷坑深度的影响为:丁坝长度>丁坝间距>丁坝透水率>丁坝挑角。水力插板透水丁坝群减小坝头局部冲刷的最佳设计参数和布置方案:第一个丁坝长度,第二个丁坝长度,第三个丁坝长度与河宽的比值分别为0.25、0.21、0.21;第一个、第二个丁坝透水率为30%,第三个丁坝透水率为20%;第一、二个丁坝间距与第一个丁坝长度的比值为3,第二、三个丁坝间距与第二个丁坝长度的比值为2;第一个、第二个和第三个丁坝挑角为60°。     

勾头长度对非淹没丁坝周围水流特性的影响

采用RNG k-ε紊流模型,数值模拟了丁坝周围水流的三维流动过程,分析不同长度勾头对丁坝周围水流结构和流速场的影响。计算结果表明,在勾头的影响下,勾头段出现横轴漩涡,远离坝头区域纵向流速减小,大流速向坝头集中,坝轴后方横流减弱,上下游最大水位差减小,影响效果随勾头长度的增加而增大。为深入探讨利用勾头改善丁坝周围通航水流条件奠定了基础。     

透水丁坝冲刷特性的试验研究

通过在水槽中做动床实验，对透水丁坝附近河床的冲刷特性进行研究，并对透水丁坝的冲刷过程进行分析。结果表明，透水丁坝的最大冲刷深度随着透水率的增大而减小，但当透水率的变化范围在20％～30％时，对透水丁坝最大冲刷深度的影响不大；其下游侧有冲刷沟，冲刷深度从坝根（与渠岸接触部分）到坝头逐渐加深；另外，在坝头附近产生冲刷槽，其方向与水流方向一致，冲刷槽的深度随着透水率的增大而减小，当透水率的变化范围在30％～40％时，其冲刷长度为不透水丁坝冲刷长度的一半。     

基于船舶受力试验的丁坝区通航安全问题研究*

利用三维点式多普勒流速仪(ADV)对丁坝区流场进行量测,并通过高精度测力天平和数字式应变数据采集仪测量船模在不同流速下丁坝区域不同位置处的纵向和横向二维受力状况,分析船舶在丁坝区域航行时的受力特性,从受力角度研究船舶在整治建筑物附近的通航安全问题。试验研究表明,船舶在经过丁坝时横向受力会经历一次正向（推力）峰值和一次负向（吸力）峰值,正向（推力）峰值出现的位置为船体中心移动至丁坝上游0.56～0.67倍船长范围,负向（吸力）峰值出现的位置为船体中心位于丁坝下游0.11～0.44倍船长范围,且船体横向距坝头越远,极值出现得越晚。纵向受力极值出现位置为船舶中心位于丁坝下游0.065～0.28倍船长范围,且随着来流流速增大,极值点有向下游推移的趋势。     

长江中游界牌河段丁坝周围水流特性试验研究

为探求界牌河段丁坝周围水流特性,明晰丁坝周围水流特性与坝头损毁之间的关系,采用清水定床、正态模型试验方法研究长江界牌河段丁坝周围水流结构特点,详细分析流量条件对界牌7#丁坝周围断面测点的流速最大区域及紊动强度最大区域分布的影响,重点分析坝头周围测点三维流速数据。结果表明,从x、z向流速和紊动强度的角度考虑,坝体中部及下游侧是易损区域;随着坝头流速的增大,下潜水流、坝头涡旋系、单宽流量分别成为影响坝头损毁的主因。     

基于坝头水毁程度判别指标的抛石丁坝水毁研究

抛石丁坝是河道中应用十分广泛的整治建筑物,能够束水攻沙,保护岸滩免受水流冲刷,然而抛石丁坝水毁现象时常发生。针对这一现象,利用动床水槽物理模型试验对平原河流丁坝的水毁破坏进行了研究,分析丁坝水毁破坏的常见形式,认为坝头块石的坍塌流失是影响丁坝整体稳定性的主要因素,即抛石丁坝稳定性可基于坝头水毁来研究。在此基础上,定义了坝头水毁程度判别指标,研究指标的求解方法和坝头水毁程度等级划分方法,得到了坝头不同水毁程度对应的指标值,并对丁坝维护时机的选择加以说明。该方法为抛石丁坝的维护提供了解决思路,有利于抛石丁坝整治效果的持续发挥。     

淹没丁坝群水力计算的试验研究

本文通过三姓浅滩的定床物理模型试验,对淹没丁坝群的有关水力计算问题进行了试验研究,并提出—种淹没丁坝群水面线计算的虚糙率方法,简便实用,经实测资料检验,吻合较好。     

海庙港扩建工程方案港池航道泥沙淤积研究

通过数学模型模拟海庙港扩建工程实施后港池、外航道的流速变化,利用淤积计算公式,得出港池、外航道的淤强及淤积量。外航道淤积计算由悬沙落淤、推移质淤积两部分组成。港池平面为环抱式,故淤积计算由两部分组成,一是纳潮棱体引起的悬沙落淤;二是口门环流形成的悬沙落淤。     

丁坝间距的水槽试验研究

本文在试验水槽内对群坝的流场进行了测验和分析。根据主槽中流速沿程变化的规律,提出了丁坝最佳间距的寻求原则,得出了丁坝的间距关系式,阐明了第一、二条丁坝间距最大,第二、三条丁坝间距最小,以后各丁坝间距界于上述两丁坝之间的变化规律和关系式。     

圆弧型丁坝产生的卡门涡与坝后冲刷的关系*

通过水槽试验,结合理论分析,探讨了圆弧型丁坝产生卡门涡的机理及坝后冲刷的原因,并进一步分析了卡门涡与坝后冲刷的关系。在卡门涡中心形成的低压区将泥沙吸入其中心,是坝下冲刷的主要原因之一。卡门涡边缘的线速度和来流速度的合成速度与坝后泥沙起动速度的关系,决定了坝后冲刷区和淤积区的分布。     

群坝局部冲深计算试验研究

通过试验研究群坝局部冲刷问题 ,对群坝和单坝的水流现象进行了比较 ,分析了群坝局部冲刷与单坝局部冲刷的区别以及水流、坝距、坝长等因素对群坝各坝坝头局部冲刷深度影响 ,并根据试验资料提出了冲深计算公式。     

珠海中燃桂山油库多点系泊码头技术改造潮流数学模型研究

利用TK-2D软件,建立了伶仃洋内外整体二维潮流数学模型和桂山岛附近工程区局部二维潮流数学模型,采用最新的水文资料对整体模型和局部模型都进行了验证,在验证的基础上,对珠海中燃桂山油库多点系泊码头技术改造项目的3个平面方案的潮流场进行了模拟,对泥沙回淤和骤淤进行了计算和分析。研究结果表明:工程方案实施后,3个方案的航道涨落潮平均流速变化仅为0.01 m/s,涨落潮平均流向不变。港池(调头地和泊位)开挖后涨落潮流速减小,不需开挖的(方案2的港池和方案3的调头地)则涨落潮流速不变;3个方案港池(泊位、调头地)和航道的平均淤强分别为0.06 m/a、0.02 m/a和0.02 m/a,淤积量分别为4.7万m3/a、1.2万m3/a和1.4万m3/a;工程骤淤问题很小,不致形成骤淤;从潮流场和泥沙淤积角度考虑,以方案2为最优,但考虑到3个方案淤强和淤积量值都不大,因此3个方案都是可行的。     

天津港人工沙滩环抱水域泥沙回淤研究

为提高对环抱堤内水域的泥沙回淤状况的认识,以天津港东疆人工沙滩环抱堤内水域为实例,通过综合分析浑水现象调查、悬沙粒径时空分布、含沙量时空分布、余流等方面的资料得出了环抱堤内水域的泥沙来源,然后采用套图法计算了地形冲淤变化并分析了冲淤原因。结果表明,环抱堤内的浑水主要随涨潮水体自口门外流入;淤积区域的年均淤积厚度约为0.2 m,环流集中区所在的重淤积区的淤积厚度约为平均淤积厚度的2~4倍;口门约束形成的大流速和从口门直接入射的波浪,以及NE向小风区波浪的作用,造成口门—宾馆区沙滩水域出现深度约为0.2 m的冲刷带;环抱堤内水域的冲、淤分布与动力条件分布密切相关。     

淹没阶梯形丁坝水流结构PIV试验研究

阶梯形丁坝在航道整治中应用广泛,但其水流结构研究仍不充分.基于PIV室内水槽试验,探讨阶梯形丁坝区无量纲纵向时均流速u+、紊动强度T+u、雷诺应力R+和紊动能E+的分布规律.结果表明:丁坝水流在纵剖面上可划分为顺流区、回流区和过渡区,丁坝内侧至一级丁坝坝头各剖面u+高速区位于坝顶上部,低速区和回流区位于坝顶下部;丁坝外...