透水丁坝设计探讨

以钢筋混凝土桩坝为例,对目前透水丁坝设计方法的进展做了系统的评述,针对透水丁坝的结构特点,对设计中关键参数的选取做了推荐,可供应用透水丁坝进行河道或航道治理时参考。指出透水丁坝在整体设计中需要进一步解决的问题是设计阶段如何确定丁坝保护范围和最大冲刷深度。     

透水丁坝壅水高度探讨

在前人研究的基础上,结合室内试验,把桩柱透水丁坝附近水流看作为穿过坝体的水流和从主槽而过水流的汇流情况,将透水丁坝所造成的局部水头损失看作过坝水流类似拦污栅的水头损失和主槽水流断面突然扩大的水头损失的叠加.以此建立能量方程式,得出桩柱透水丁坝壅水高度的计算公式.公式表明:桩柱透水丁坝壅水高度主要与透水丁坝坝长D,下游河道水深H,来流佛汝德数Fr和透水率η有关.经试验资料验证,计算结果十分符合,可以为进一步研究透水丁坝水力特性和工程设计提供参考.     

桩柱透水丁坝水流特性试验研究

在前人研究的基础上,结合室内试验,对桩柱透水丁坝附近水流特性进行了探讨.由不同透水率的丁坝试验结果,绘制透水丁坝附近流场分布图,得出透水丁坝的流场分布规律,分析了平轴螺旋流产生的机理,并给出了透水丁坝附近流场分区划分方法.同时发现坝后回流随着丁坝透水率的增大而逐渐消失,缓流状态下,透水率在20%-30%之间时,透水丁坝坝后回流现象消失,随之出现了一个流速减小区.通过量纲分析给出了该流速减小区长度的计算公式,公式与试验数据拟合良好.     

丁坝在荷兰莱茵河航道整治中的作用

莱茵河航道整治中采取了修建对口丁坝、堰闸及河道疏浚、裁弯取直等多种工程措施,极大地改善了莱茵河的航运条件.其中对口丁坝发挥了重要作用,束窄河道、壅高水位、增加航运水深,同时保护河岸.系统介绍了荷兰莱茵河航道整治的历史和目前对口丁坝在航道整治中的作用,不仅可为国内河流航道整治提供参考,也可使从事多沙河流治理的科研工作者全面了解对口丁坝的应用情况.     

透水桩坝对黄河下游河势控导效果

对透水桩坝在黄河下游的应用情况及动床实体模型试验结果进行了分析。与传统丁坝相比,透水桩坝具有结构简单、施工机械化程度高、运用安全可靠、不用抢险、占地少等优点。建议:在实际应用中将透水桩坝的平面位置按规划治导线向河中推进一定距离,以弥补其透水过流后导溜部位后靠而控导能力较弱的不足;进一步开展透水桩坝布局及位置的试验研究,为合理布置工程提供科学依据。     

井柱桩透水丁坝上游水面线计算方法探讨

通过建立概化水流分区模型,提出了井柱桩透水丁坝上游水面线的计算方法,应用情况表明:①除去河道本身的断面形状外,影响上游壅水区水面线的因素包括井柱桩透水丁坝上游的来流量、坝体垂直于水流方向上的投影长度、井柱桩的桩径和间距、河道底坡及糙率等;②井柱桩透水丁坝坝前壅水区和束窄河床区的河道糙率因水流特征的不同而不同;③为加速函数的收敛,建议在试算过程中以上一段末端水深为初值利用牛顿法进行迭代求解.     

黄河下游治理钢管透水桩稳定性计算

黄河下游河道与滩区治理示范项目提出了与河势控导工程协同配合的钢管透水桩束流输沙工程技术,以达到中水河势稳定控制、输沙能力提升与特殊洪水行洪共适应的目的。鉴于目前没有适用于河道治理透水桩工程稳定计算的模型与规范可供参考,首先,从冲刷坑深度、结构内力分布、抗倾覆稳定性计算、抗弯强度分析等方面,对钢管透水桩坝设计方法展开探讨。基于经典土力学理论提出的计算方法颇为简洁可靠,给同类结构的工程安全稳定分析提供了参考。其次,剖析位移对透水桩结构稳定的影响,明确桩体横向位移值的物理概念及工程意义,运用结构力学方法计算出透水桩水平位移,并提出可通过材料弹性模量的比值确定允许位移值的大小。结合工程实例,运用该计算方法对钢管桩及钢筋混凝土两种材料制成的桩体的稳定性加以比较,通过分析管径、桩长、壁厚等条件对结构稳定的综合影响,判定出钢管透水桩在安全稳定、施工乃至工程投资等方面具有明显优势,同时表明,实施减冲与整体互连措施,可有效加强透水桩坝的安全稳定性。     

非淹没式丁坝群局部冲刷规律试验研究

结合某河道整治工程的实施,通过比尺模型试验,对丁坝群设计参数变化时局部冲刷规律进行了分析研究。总结了不同丁坝间距、长度和坝轴线方位角对冲刷坑深度及冲淤位置的影响,并根据试验观测资料提出了丁坝群各坝头局部冲刷深度的分析计算方法,所得结果可供河道整治工程规划设计参考。     

水力插板透水丁坝缓流促淤效果试验研究

针对新疆粉细沙河床上堤坝工程防洪效果不佳的问题,通过在室内开展河工动床模型试验,并结合理论分析的方法对水力插板透水丁坝、水力插板实体丁坝、井柱桩透水丁坝的缓流促淤效果进行对比试验研究。结果表明:三种型式丁坝的坝后流速均出现了不同程度的降低,其中水力插板透水丁坝坝后流速降低了约46%,水力插板实体丁坝及井柱桩透水丁坝坝后流速分别降低了约16%和30%;水力插板透水丁坝坝后未出现明显的回流区,使其坝后淤积高度大于另外两种型式丁坝;水力插板透水丁坝比水力插板实体丁坝与井柱桩透水丁坝在维持自身稳定性上的效果更好。     

钢筋混凝土透水丁坝在河道险工治理中的应用

1982～2001年,青龙湾减河先后4次修建钢筋混凝土透水丁坝,治理长度达4km,这4处丁坝,险工稳定,河床淤积,增加了右岸滩地的宽度,对右堤的安全起到了至关重要的作用。本文针对青龙湾险工的治理情况,对设计方案、施工工艺、施工方法等进行了总结,可供河道、防洪堤险工治理时参考。     

水力插板透水丁坝在新疆多沙河流上优越性的初步研究

在前人对透水丁坝和水力插板研究的基础上,首次提出将透水丁坝与水力插板技术相结合,形成水力插板透水丁坝新型护岸结构。通过运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件对水力插板透水丁坝与水力插板实体丁坝、井柱桩透水丁坝的水力特性进行数值模拟比较分析。结果表明:水力插板透水丁坝通过调水调沙的作用在自身防护和保护堤岸两方面均优于水力插板实体丁坝;水力插板透水丁坝比井柱状透水丁坝在缓流促淤、保岸护堤方面效果更好。     

水利工程中复合桩坝结构参数选定研究

本研究采用透水灌注桩与不透水灌注桩的结合,即钢筋混凝土复合灌注桩作为护岸工程,重点分析了结构参数选定工作,包括结构形式选定、桩间距和桩体透水高度等方面,说明了合理确定复合桩坝设计有利于河道整治工作的开展。     

透水框架四面体防洪护岸试验研究

结合长江南京河段的水沙条件,采用试验模拟方法对透水框架四面体阻力特性和护岸抗冲特性进行研究。结果表明,采用透水框架四面体护岸后,不仅使护岸工程区抗冲流速增大,而且对于护岸工程区下游一定范围内也有较好的防冲护岸效果;在平顺河道的透水框架四面体护岸工程中,可采用间隔布置方式。     

乐滩水电站工程设计优化与创新

乐滩水电站为河床式挡水厂房，总装机容量600MW，船闸规模为250t级。设计紧密结合工程实际，以新的理念和思路，全面开展技术创新和设计优化，优化设计达35项，从而使设计既具新意，又具特色。优化设计提高了工程的科技含量，加快了施工进度，节约了大量工程量和投资，优化设计并已实施的30个项目中，减少主体工程开挖量145.68万m^3，混凝土量35．56万m^3，节约工程投资约1．37亿元。实现了2004年4月左岸一期工程下闸档水的关键性目标，并为实现3年首台机组投产发电、2005年底4台机组并网发电的大目标奠定了基础。在红水河大流量、低水头水电站工程设计中，谱写了新的篇章。     

多汊河流航电枢纽航线规划及通航水流条件

我国河流地貌丰富多样,分汊河流较多,渠化工程布置困难.多汊河流在进行河道通航渠化过程中,需要在枢纽布置、航线规划和通航水流条件等方面进行综合考虑.本研究以浙江衢江安仁铺航电枢纽为例,采用整体物理模型试验,研究多汊河流上航电枢纽的航线规划、航道整治及枢纽运行调度等关键技术难题.比较了枢纽上游多条航线的通航水流条件,给出了最佳航线和船舶航行安全条件;针对下游航道两岸过渡的特点,提出了下游航道优化布置方案和整治范围.结合枢纽合理运行调度,较好地解决了该枢纽的整体通航问题,可为类似工程提供借鉴.     

长江三峡水利枢纽布置设计与研究

长江三峡水利枢纽是治理开发长江的关键性骨干工程.主要开发任务是解决长江中下游,特别是荆江河段的防洪,向华中、华东及重庆市提供电力,改善宜昌至重庆以及中游的航运条件.三峡工程枢纽总布置研究历时漫长,解决了枢纽设计中的诸多重大问题.着重介绍了枢纽布置设计与研究中坝址、大坝、电站厂房、通航建筑物布置研究、施工导流、截流和施工通航、泥沙等问题的设计与研究.     

下荆江人工裁弯30年

下荆江裁弯工程实施已30年。工程实践表明，下荆江裁弯工程是按照蜿蜒性河段演变规律改造下荆江的治本工程，取得了预其工程效益，但也出现了一些原来认识不足的问题，裁弯工程是动态工程，要深入认识河道演变规律，因势利导，还要加强河道演变与工程效果观测分析，及时修改设计，更好发挥工程效益。引河工程是裁弯工程成败的关键，新河及其上下游河势控制工程则是保持和发挥裁弯工程长期效益的保证。     

From Design to Application of a Decision-support System for Integrated River-basin Management

During the last two decades several integrated tools have been developed to make the existing scientific knowledge available to river managers and assist them with the formulation and evaluation of alternative combinations of measures. Yet, few practical examples of embedding of these instruments in river management organizations can be observed so far. This paper identifies the possible organizational, technical, and scientific factors that may form an obstacle for the design and application of a Decision-Support System (DSS) for river-basin management by analyzing the interaction between the different participants in the Elbe DSS project. In particular attention is paid to the software engineering aspects of the design process. In order to start an integrated approach to deal with conflicting river strategies a project to develop a prototype tool for integrated management of the Elbe catchment was initiated, which includes functionalities related to inland navigation, water quality, flood safety, and vegetation ecology. The problems faced in the German part of the Elbe catchment range from poor navigation conditions and flooding vulnerability to a need to restore and maintain the natural state of the floodplains. Several river engineering works such as large-scale dike shifting, channel dredging, and large-scale retention are in a planning or implementation stage. From the beginning of the project onwards attention was paid to the involvement of potential end-users and key stakeholders in the design process. The experience of the project is that internal consistency of models and data, effective communication, and functional flexibility are essential to warrant a proper balance between scientific standards, the availability of models, and the requirements of users. This facilitates the design process and improves the chance of successful implementation.     

黄河上游连续弯曲多滩险河道整治方案数值分析

天然河道一般不能满足航运的实际要求,需进行航道整治。目前我国内河航道整治技术较为成熟,但对存在连续弯曲多滩险河道的研究较少。黄河上游白银市常生码头下游滩河道属连续弯曲河道,存在多处滩险,水流条件复杂,严重影响船舶的通航安全。以数值模拟为研究手段,构建二维数学模型,分析河道碍航因素,论证整治方案的合理性。确定采用填槽、切咀、疏浚和修筑潜坝等整治方法。整治效果明显,水力因素均达到通航指标,水流条件明显改善,为今后黄河上游及类似碍航特性的航道整治工程提供参考。     

三峡工程施工通航水力学研究

 对有关科研成果和川江通航现状进行了综合分析,阐明了施工河段在三峡工程施工期间的河势变迁及其对相应通航水流条件的影响。认为正确处理施工与通航的矛盾以及河势的复杂变迁与适航水流条件的矛盾是解决好施工通航问题的关键。为此,必须对天然的和人工的水流边界、河滩进行整治,以达到流速纵、横向合理分布,降低流速和水面比降,消除局部碍航流态的目的,是形成适航水流条件和适航线路的重要举措。并明确指出,三峡工程施工通航建筑物体系能够满足设计要求。