长江上游航道整治建筑物不同流量下的生态效果

航道整治建筑物在长江上游广泛存在,其在改变局部河段的水动力和水体理化特征的同时也会对浮游生物群落产生重要的影响。于寸滩站11 000 m³/s流量下开展顺坝和丁坝2座航道整治建筑物的水动力、水质及浮游生物生物量现场监测,利用MIKE21软件建立流场,进一步模拟不同流量下坝体前后水动力、水质、生物量的变化趋势。监测结果表明,相较于坝前,两坝体坝后流速减小,溶解氧浓度、浮游植物密度、生物量增加,其中顺坝和丁坝浮游植物密度分别增加69.39%和62.18%,生物量分别增加77.42%和56.41%。基于现场监测数据建立模型得出,4 500、11 000、39 200 m³/s流量下航道整治建筑物前后水动力、水质及生物量差异性逐渐降低,4 500 m³/s流量下整治建筑物生态效果最好。研究成果可为航道整治工程区生物的保护和生态航道的建设提供理论依据。     

丁坝对整治河段生态影响及对策研究

丁坝是常用的航道整治建筑物,在发挥整治功能的同时,也会影响所在河段的生态质量。丁坝对河段生态的影响机理比较复杂,通过改变流场、流速、水深和河床冲淤情况,影响河段生境质量,其中坝田间的回流区是控制生态影响有利或有害的关键水域。文章以西江底栖动物和鱼类对栖息地流速、水深和底质的要求为依据,分析西江广东段的虎跳门口门浅滩和界首滩浅段,以及北江洪奇门水道玉米地段航道整治工程中丁坝对河段生态的影响。最后从合理选择丁坝坝址和构建生态保护型丁坝两个方面提出生态保护对策。     

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。     

丁坝在山区航道整治的应用及效果

目前对丁坝应用于山区航道整治尚有不同看法和争议,现以工程实例为依据,侧重于丁坝布设、间距等问题、讨论丁坝在山区航道整治中的应用及效果,并提出几点看法,供参考.     

砂质海滩不透空丁坝特性研究

丁坝是整治海岸侵蚀的主要结构物之一。如何在特定的水动力条件和泥沙条件下建设具有岸线防护功能的丁坝,对整治海岸侵蚀具有重大意义。用数值方法研究丁坝建设后近岸的波浪、水流及泥沙运动,从近坝泥沙输沙率及近坝水流的变化分析探讨丁坝长度与角度的选取,得出不同沙滩坡度、波高、波向下沿坝裂流情况和近坝泥沙运动情况,并给出丁坝长度与角度的选取建议。     

栖息地适宜度理论在生态航道护岸鱼巢结构设计中的应用研究

针对当前航道工程建设中存在的土地资源紧张和生态问题,在宿连航道护岸设计中采用直立式友好型鱼巢结构型式。本设计根据航道水文、地质情况和生态本底情况,对浮游植物、底栖动物、渔类三种优势水生生物的生存情况采用栖息地适宜度理论进行生态适宜度（HSI）分析,根据护岸的不同鱼巢高度和大小的方案进行栖息地适宜度的综合评价,优选出适合优势物种的设计方案。为生态护岸的设计提供了理论依据,同时也可为类似航道护岸的建设提供指导参考。     

齿型构件混合堤正交丁坝水流力数值模拟

为研究长江南京以下12.5 m深水航道整治工程齿型构件混合堤正交丁坝水流力特性,采用RNG k-ε湍流模型,建立了三维水动力数学模型。通过实测流速、水位以及构件水流力数据进行模型验证,验证结果良好。利用该数学模型对齿型构件混合堤正交丁坝水流力随流速、水深与坝长的变化规律展开研究,对齿型构件混合堤正交丁坝水流力轴线分布规律进行探讨。     

长江中游航道整治建筑物作用区水沙特性研究综述*

关于航道整治建筑物作用区水沙运动以及由此产生的建筑物变形和损毁的研究是航道治理研究的重要组成部分,有着重要的现实意义。文章对长江中游航道整治建筑物中丁坝、护滩（底）和护岸3种形式建筑物结构形式及作用区水沙特性研究进行了梳理和总结,发现目前相关理论推导和数值计算的成果众多,列举了代表性较强的研究成果,从研究角度和考虑因素两方面对比分析了已有成果,提出今后可在床面冲刷位置和规模综合作用下的破坏阈值问题、床面冲刷发展模式及修复方式、极端水文条件对建筑物运行损毁的影响等方面继续深入研究。     

长江干线航道整治建筑物技术状况时空特征分析*

随长江干线航道基础设施体系的逐步完善,航道整治建筑物养护问题受到广泛关注。以长江干线航道养护数据为基础,通过泰尔指数、莫兰指数、标准距离等计算分析,研究航道整治建筑物技术状况时空特征。结果表明：航道整治建筑物数量及技术状况总体上逐年提升,2019年是泰尔指数转折发生年份;丁坝和护滩带等整治建筑物的养护需要重点关注;长江干线航道整治建筑物技术状况分布呈现显著的集聚效应,上游航道整治建筑物技术状况分布相较中、下游更集中。     

关于航道整治工程泥面沉降观测方法的论述

长江航道整治工程中在原泥面设置人工建筑物做到裁弯取直或者疏水节流是一种常见的方法.文中主要详谈航道整治工程中用到的潜堤和丁坝建筑物工程.那么潜堤和丁坝的整体稳定性往往对工程整体质量产生重大影响.针对整治建筑物天然泥面沉降位移监测是了解整治建筑物状态的重要手段,是确保整治建筑物发挥其整治功能的保障措施.如何在整治建筑物工程中有效的长期的获得准确的沉降位移观测数据对于工程有这至关重要的影响.     

丁坝水流特性研究进展

丁坝作为航道整治的建筑物,在航道整治工程中被广泛地使用。本文从物理模型试验、数值模拟等方面,对丁坝水流特性(主要包括自由水面线、丁坝附近流场和紊动场等)的国内外研究现状进行了综合论述,给出了未来研究的重点和发展方向,对更好地开展丁坝水流特性的研究具有重要的指导意义。     

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。     

浅谈丁坝在航道整治中的应用

天然河流常存在水深不足、水流流态险恶等影响船舶通航的现象,为了巩固和提高航道尺度、改善航行条件、扩大通过能力、增加通航里程、提高水运经济效益和社会效益,必须对碍航滩险进行治理,所采取的工程措施即为航道整治工程.我省内河航道整治中整治建筑物多采用丁坝,本文阐述丁坝的作用、结构、施工工艺及整治后效果.     

基于Flow-3D的新型半圆形构件水动力特性研究

生态丁坝是基于水工学和生态学的新型整治建筑物，不仅起到调控河道水位、维护边坡稳定的作用，还促进了生态修复。采用Flow-3D流体力学软件分析了新型半圆形构件的流速、紊动能等关键水动力要素。结果表明，基于Flow-3D数值模拟得到的水流流速拟合结果良好，采用该软件研究航道整治工程中复杂构件的水动力特性是可行的；新型半圆形构件内的横隔板将腔体分为上下两块区域，上方水流流速、紊动能明显大于下层，且下层流速、紊动能基本不受外界流速影响；构件上下层具有不同的生态效应，其水动力特性分别适宜于鱼类和底栖生物的生存。     

Boussinesq方程波浪数学模型计算马来西亚科美纳河河口的波浪场

Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程波浪数学模型计算马来西亚科美纳河河口单堤整治方案的波浪场,为分析整治建筑物对河口地区水动力条件的影响提供依据。     

整治建筑物壅水及重力相似偏离影响的初步研究

简述整治建筑物的壅水及其机理,归纳出局部水头损失壅水的通用公式。将丁坝工程壅水区分为床面摩阻损失增大壅水和局部水头损失壅水2部分。在ΔFr>0的模型中,采用换算式ΔZp=ΔZm.hλ,定性地说是偏大的。可采用换算式Δhfp=Δhfmhλ。而丁、潜坝局部水头损失的壅水,则应采用hjp=Δhjmλu02。     

非恒定流作用下的抛石丁坝可靠度研究

航道整治建筑物中的抛石丁坝水毁现象十分严重,其可靠性及使用寿命难以准确预测。针对这一问题,以非恒定流流量过程为控制条件,通过水槽物理模型试验,对"流量过程和最大冲深"这一组合进行了试验研究和计算方法研究,定义出抛石丁坝失效准则,采用基础统计理论,得出流量过程和最大冲深相结合的可靠度及使用寿命预测的概率模型计算方法。该方法对完善航道整治建筑物可靠度研究有一定的借鉴意义,还可为航道管理部门提供参考。     

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。     

刘公岛岸滩整治方案数值模拟

利用MIKE21二维水动力模型,在刘公岛南部东村沿岸附近海域开展了海洋水动力环境和冲淤数值模拟研究。结合关注海域潮位潮流的模拟结果,在刘公岛南部东村沿岸设计了3个丁坝工况。地形地貌的冲淤数值模拟结果表明,设计方案减小了近岸潮流,有效减缓了丁坝之间的水动力能量,防冲刷效果明显,基本形成了促淤态势,能够有效防止沙滩冲刷和岸线侵蚀。该设计方案可为刘公岛南部海域岸滩整治修复工作提供技术支持。     

水沙条件对护岸工程损毁影响的试验研究*

针对新水沙条件下航道整治建筑物损毁问题,以护岸工程为例,采用概化水槽试验,模拟研究不同水动力强度以及不同挟沙饱和度下护岸工程的冲淤特性。试验结果表明：随着断面平均流速与泥沙起动流速比值（U/Uc）的增大,护岸工程前沿冲刷呈指数形式增大;随着水流含沙量与水流挟沙力比值（S/S*）的增大,护岸工程前沿冲刷呈对数形式减小。当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,护岸前沿冲刷范围及冲刷深度均快速增大。因此,当U/Uc＞3或S/S*＜40%时,应加强对整治建筑物周边水流流速年际和年内变化的监测。研究结果可为航道整治工程设计及航道整治建筑物维护工作提供技术支撑。