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。     

阶梯形丁坝局部冲刷特性数值模拟*

阶梯形丁坝局部冲刷特性研究对河道整治工程方案设计具有重要意义。应用平面二维水流泥沙数学模型,研究来流条件及丁坝尺度对阶梯形丁坝局部冲刷的影响。结果表明：在清水恒定流作用下,冲刷达到平衡所需历时主要受来流条件影响,而受丁坝几何尺度的影响相对较小;随着弗劳德数Fr的增大,冲刷坑面积A、最大冲深hs总体均呈线性增加,Fr≤0.565时平均冲深 随Fr增长较慢,Fr＞0.565时 随Fr增长相对较快;一级丁坝高度、二级丁坝长度对局部冲坑形态及冲深发展的影响具有一定的等效性;hs与 均随一级丁坝相对高度ψ的增加而增大,当ψ＞0.7时其增幅趋于平缓。     

山区航道丁坝冲刷深度研究

分析了丁坝附近的水流结构及影响丁坝冲刷的主要因素,并在理论上对冲刷深度公式进行了初步分析与推导,利用数学软件MATLAB对现有的试验数据进行多元回归分析,建立了丁坝冲刷深度公式,并将其与已有的部分公式进行对比,用仅有的实测资料进行验证。结果表明文章给出的公式较规范公式更接近实际值。     

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。     

非淹没丁坝局部冲刷深度计算的探讨

分析了非淹没条件下丁坝冲刷坑形成机理及主要影响因素，提出了丁坝上游挤压流动的物理图式和坝轴断面流速分布规律，由此建立了局部冲刷深度公式。     

丁坝周围水流紊动特性与地形冲刷的关系*

通过动床冲刷试验对不同形式丁坝的水流紊动特性进行对比分析,结合河床冲刷地形等值线图,找出水流紊动特性与河床冲刷之间的关系。在此基础上,深入分析不同形式丁坝对水流紊动特性的影响,优选出新型坝体结构形式。试验结果表明：丁坝周围地形的冲刷与水流紊动的强烈程度有关,冲刷坑的深度随水流紊动特性的变化有先增大后减小的趋势;沙垄主要由粗砂组成,且断面形状呈“流线型”,回流区出现细砂覆盖层;圆弧断面和勾头形式丁坝在减弱水流紊动方面具有一定的优势。     

丁坝坝头在水流冲刷下的有效防护

针对丁坝坝头处冲刷的问题,依托孟加拉国贾木纳河右岸丁坝防护项目,研究探讨了丁坝坝头处的冲刷机理和主要影响因素。基于河流动力学基础理论,提出了丁坝坝头处的防护改进措施。采用原型观测方法,进行坝头处的有效防护研究,提出的方法防护效果良好。     

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°。     

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。     

丁坝紊动特性试验研究

利用三维超声学多普勒流速仪对丁坝坝头附近水流和回流区水流的紊动特性进行了系统的观测和分析,得到了丁坝坝头和回流区的水流特性及紊动动能的分布规律。     

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...     

丁坝周围床面受力的试验研究*

通过水槽试验,结合理论分析,研究丁坝附近的动水总压力和脉动压力的分布情况,绘出总压力和脉动压力的等值线分布图。把丁坝附近区域分成4个测压区进行研究,详细分析了各个测压区的总压力和脉动压力的分布规律。进一步研究坝长、流量及水深对丁坝附近脉动压力分布的影响,并分析其原因。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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...