南沙区下横沥水道丁坝护岸工程研究

丁坝是最常见的河道整治建筑物,未淹没时束窄河槽,提高流速冲刷浅滩;淹没后产生横向旋流,促进回淤,保护了边坡的稳定。工程的实施为珠江流域河岸丁坝的设计提供了一些工程经验。     

丁坝及淹没丁坝冲刷公式研究

针对整治建筑物冲刷问题,依托长江南京以下12.5 m深水航道治理一期工程,研究探讨了普遍冲刷和淹没丁坝冲刷的冲刷规律、主要影响因素、冲刷机理。基于河流动力学基础理论,分别推导了基于起动流速、起动切应力的冲刷深度半经验半理论公式,经非淹没丁坝冲刷实例和淹没丁坝冲刷数模成果验证和率定,效果良好,适用于非淹没丁坝和淹没丁坝冲刷深度计算,从冲刷计算原理看,同样适用于顺坝及护岸冲刷深度计算。对其中有关冲刷深度半经验半理论公式的主要研究成果进行了系统总结。     

长江上游丁坝坝根水毁过程的试验研究

通过概化模型试验对不同来流量、不同水深及不同坝长条件下丁坝坝根的水毁过程及现象进行观测,并对不同工况下坝根的水毁情况进行对比分析,得出长江上游丁坝坝根水毁的原因。结果表明:来流量的大小对丁坝坝根的水毁影响最为直接,其次是丁坝坝长,通过影响坝体周围的水流结构间接影响坝根的水毁,而水深对其影响仅限于刚淹没状态,当水深高于坝上3 cm时,坝根处水毁已不明显。     

淹没齿型丁坝阻力与壅水响应关系试验研究

为研究淹没齿型丁坝阻力与其壅水响应关系,利用物理水槽试验与理论分析相结合的方法,建立了淹没齿型丁坝阻力系数计算方法,其阻力系数大小主要与无量纲淹没度与相对坝长相关。进而采用动量守恒的方法构建了阻力系数与壅水效应相关联的淹没齿型丁坝壅水预测模型。通过实测数据对壅水预测模型进行验证,计算结果与水槽试验数据符合良好。研究成果可为其他形式丁坝或相关涉及建筑物阻力与壅水效应研究提供参考与借鉴。     

北江砂袋填芯试验坝施工方法

采用土工织物缝制砂袋实施航道整治工程,比传统的抛石丁坝形式具有取材方便、施工简单的特点,效益显著。本文通过分析砂袋填芯坝坝体的施工方法,研究其在航道整治工程中的应用。     

淹没式丁坝三维绕流的数值模拟*

利用FLUENT中的RNG k-ε湍流模型和VOF模型对淹没式丁坝周围流场进行了数值模拟研究.计算结果表明,由于丁坝的束水作用,主流区的流速增大,丁坝下游出现了较大的回流区,回流区的流速较小.同时,水流在丁坝处发生了壅水现象,靠近丁坝上游的水位增高,经过丁坝后的水位迅速下降,并在丁坝下游沿程逐渐恢复.计算结果和试验观察与丁坝绕流客观规律相符合,流速计算结果与试验数据吻合较好,说明该模型可用于航道整治中有关丁坝的工程计算中.     

不同坝型丁坝坝体周围水流紊动特性试验研究*

通过水槽试验,结合理论分析,研究丁坝附近水流紊动强度沿水流方向、水深方向和横向的分布规律。绘制5种不同坝体结构形式其周围水流脉动动能和紊动强度的分布等值线图并分析分布规律,进一步探讨不同坝体挑角对丁坝附近水流紊动强度和脉动动能的影响。     

透水性碎石丁坝绕流及块体受力的数值模拟

碎石丁坝常用于河道的水流调控,其水动力学特征是评估工程效应的重要依据。流固耦合数值模型可有效地用于模拟相关的水动力学过程,描述其力学特征。建立了带自由表面多孔介质水流模型和离散单元法相耦合的CFD-DEM数值模型,并依据试验数据对模型进行有效性及模拟精度的验证。利用该数值模型开展碎石丁坝绕流的数值模拟,研究结构透水性对局部流动和碎石体受力的影响。研究结果表明：1）随着丁坝透水性的增强,尾流区沿流向延长。2）不同坝体透水性条件下的主流区及尾流区的速度分布有明显的差异,但尾流区内的剪切流速的分布具有一定的相似性。3）丁坝结构受力分析显示,随着坝体透水性的增强,块体受力区域由坝头向坝身蔓延、受力区面积逐渐增大。     

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。     

砂质浅滩抛石丁坝结构稳定性分析及防护措施

针对砂质浅滩抛石丁坝容易发生沉降塌陷的问题,通过对西江龙圩水道与鸡笼洲滩抛石丁坝进行原形观测,对影响丁坝结构稳定性的因素进行研究,采用泥沙运动理论对原形测试进行分析,得出丁坝基础受到冲刷破坏是引起坝体失稳的主要因素的结论,利用袋装砂护底和碎石或石碴做丁坝基础填料可增强丁坝基础防冲刷能力。这一结论可为砂质浅滩航道整治抛石丁坝施工提供技术借鉴。     

非淹没丁坝三维绕流数值模拟

通过应用非线性三维紊流数值模型,并采用有限体积法对模型控制方程进行离散,对非淹没丁坝绕流进行数值模拟仿真分析,给出了三维流场、压力分布场、剪应力分布场等信息,计算结果均基本符合非淹没丁坝绕流的实际情况,结果表明该非线性模型是可取的,数值模拟结果具有一定的可信度.     

土工布在航道整治工程中的应用

在航道整治的丁坝工程中，铺设土工布对避免河床和坝根部的冲刷，提高坝体稳定性等均取得明显的效果，本文对土工布的设计要求，特别是施工方法作了详细介绍。     

潮汐河口淹没丁坝群坝田淤积特征及成因分析

潮汐河口淹没丁坝群坝田水动力条件复杂多变,坝田复杂的水流结构决定了坝田内的泥沙淤积过程及淤积形态。以长江口北槽丁坝群形成坝田为例,分析坝田形成后淤积形态及淤积速率特征和规律。分析结果表明:随着时间推移,坝田内2 m等深线逐渐向距坝头0. 2倍坝长处靠近,5 m等深线逐渐向坝头处靠近;坝田的初始容积与冲淤平衡时的平衡容积呈对数关系;在丁坝间距为3～4倍坝长时,坝田内淤积分布最为均衡;坝田内淤积速率的拐点均出现在坝田形成后5～6 a。另外,从工程影响淤积丁坝布置参数方面探讨坝田内淤积特征的成因。     

空隙率对丁坝周围水位影响数值模拟研究*

丁坝是航道整治常用的整治建筑物之一，实际工程中多采用散抛石丁坝，此类丁坝具有一定透水性，不同的空隙率对改善透水丁坝附近水位具有不同的效果。基于计算流体力学FLOW-3D 软件，研究空隙率对透水丁坝坝身段、坝头前端以及主流带区各个位置水位变化影响。结果表明：在丁坝坝身段、坝头前端以及主流带区水位与空隙率变化关系基本一致，丁坝上游段，当空隙率小于15.4%时，水位随空隙率增大先降低后升高，当空隙率大于15.4%时，水位减小至某一值后趋于稳定；坝体轴线处，水位随着空隙率增大呈现上下波动；各透水丁坝坝后水位均高于实体丁坝，但坝后水位与空隙率并非呈正相关变化。     

龙圩水道抛石丁坝施工工艺及效果观测

为了提高沙质浅滩抛石丁坝的施工质量,增强坝体结构整体稳定性,通过对广西浔江龙圩水道抛石丁坝施工工艺进行研究,对龙圩水道抛石丁坝施工效果进行观测,总结砂质浅滩建造抛石丁坝施工工艺及施工经验,为沙质浅滩抛筑丁坝施工提供技术借鉴。     

采用不接岸丁坝治理过渡段浅滩

在进行边滩较宽阔且滩面高程较高的过渡段浅滩整治时,在满足丁坝束水导沙功能的情况下,为减小坝体长度可将丁坝的坝根段去除,形成不接岸丁坝。湘江铜官滩的航道整治试验研究表明,采取不接岸丁坝方案可取得较好的整治效果,但整治时应注意近岸缺口段河床及河岸的稳定性。     

阶梯型潜丁坝纵断面结构型式优化研究

潜丁坝工程是航道整治工程中较为典型的整治建筑物类型之一。本文通过水槽概化模型,对纵剖面面积基本相同、坝顶呈阶梯状变化的不同断面结构型式的潜丁坝的水力特性和冲淤特性进行了研究,通过分析不同阶梯状潜丁坝和平坡丁坝对断面水流结构和周边河床局部冲刷变形的影响,以及不同潜丁坝在改善流速分布和流态方面的差别,特别是潜丁坝坝后的冲淤变化,对潜丁坝纵断面结构型式的优缺点进行了分析。研究成果对潜丁坝在航道整治工程设计应用具有一定的理论价值。     

非淹没丁坝挑流对汊道分流的影响

本文通过模型试验,研究定床情况下非淹没单一正交丁坝置干汊道口门前主汊一岸对支汊分流的影响。应用水力学基本原理,探讨了在丁坝影响下支汊分流比的计算,得到(12)式,由(12)式计算的支汉分流比与实测值基本吻合。对于无丁坝时的分流进行研究,其目的是供有丁坝时进行比较,并就本模型试验条件做了一些试验和理论探讨。     

淹没齿坝三维水沙动力特性数值模拟研究

本文利用FLOW-3D,通过建立三维水沙数值模型研究淹没齿坝的水沙特性。数学模型水动力特性通过物理试验实测数据进行验证,验证结果良好。通过对比分析齿形丁坝与梯形丁坝的坝头流速、湍流能分布及河床冲淤变化,说明坝头斜坡的存在具有平顺水流作用与减小冲刷的作用。     

均质透水丁坝二维水流模拟研究

透水丁坝具有一定的透水率,其坝头水流分离程度、坝头局部冲深相比于实体丁坝要小,此外坝体的孔隙为鱼类和其余水生生物提供了栖息环境,对环境保护起到积极作用。为模拟均质透水丁坝平面二维水流运动,文章基于正交曲线贴体坐标系下平面二维水流数学模型,引入通度系数的概念考虑丁坝的透水率,并对考虑通度系数后的方程进行离散和求解。采用已有的水槽试验资料,进行了初步验证,模拟透水丁坝作用后的流场和水位场,结果表明计算和实测符合较好。