采沙河床桥墩冲刷研究

本文根据冲刷机理的不同，将采沙河床桥墩冲刷分成三部分：（1）采沙坑背水面边坡由于增加了水流比降容易形成溯源冲刷，（2）桥渡压缩水流过流断面增大水流挟沙力引起一般冲刷，（3）桥墩周围涡旋流造成局部冲刷。总的冲刷是三种冲刷的叠加。本文采用分步法计算了某河流采沙河床桥墩冲刷深度，各部分不同的冲刷机理采用相应的冲刷计算方法。结果表明采沙坑对桥墩安全的影响与沙坑尺度及其距大桥的距离有关。     

顺直河道采沙坑水流的三维数值模拟

建立各向异性三维代数应力紊流数学模型(ASM)克服了各向同性紊流模型的缺点，模拟出顺直河道中次生流现象；与实验成果的比较分析证明了该三维紊流模型有良好的准确性。运用该数学模型对采沙坑周围水流进行分析，结果表明河床上出现采沙坑后不但沿主流会造成纵向涡旋的坑上游缘口冲刷，横断面坑内次生流亦对河床有横向侵蚀，原有流态的变化迫使河床变形调整以趋向新的平衡。运用该数学模型能阐明次生流以及纵向涡旋对河床变形的作用，可模拟分析河道采沙对河床形态调整的影响，对河道采沙的科学决策和管理有积极意义。     

不同条件下矩形沙坑影响的数值模拟对比研究

应用有限体积法建立了河道平面二维水流泥沙数学模型并将模型应用于典型河段的计算,验证了模型的计算精度.设置了不同来水来沙条件和沙坑几何边界条件,将本模型应用于几种工况的理想矩形河道中矩形沙坑影响模拟研究,计算表明采砂对河道的正常演变产生影响,影响结果与离沙坑的距离、沙坑的深度和面积大小以及来水来沙情况等因素有关.初步分析了在采沙规划中可控制采沙影响后果的措施.     

顺直河道采砂效应平面二维数值模拟

不规范的河道采砂对堤岸防护、通航及水工建筑物安全等均会产生较大影响.运用平面二维数学模型,概化河道采砂有关影响因素后,模拟并探讨了矩形采沙坑对河床产生的不同程度的影响.结果表明,沙坑改变了局部河道的水流结构和含沙浓度分布,在不同河段、不同方向上,沙坑对河床床面变形影响是不一样的.对沙坑变形影响的细致分析有助于进行科学采砂规划.     

灞桥河段河床演变及陇海铁路桥失事原因分析

为从2002年陇海铁路桥水毁事故中总结经验，吸取教训，对铁路桥所在灞桥河段的来水来沙条件及河床演变历史进行了分析与总结，重点论述了桥下游河段采沙以及包括该大桥在内的桥上游较短河段内多座桥梁对河床演变的影响。结合该桥梁自身安全隐患的分析，对该大桥失事原因进行了客观评价，指出河段侵蚀基准面的人为降低与多座跨河建筑物对来水来沙条件的调节是造成灞河下游河床普遍下切的主要原因；大桥失事原因是多方面的，而直接的诱发因素是桥梁下部施工、维修、抢险不当，片面强调下游河段挖沙的负面作用是不现实的。     

河床溯源冲刷影响下的桥墩冲刷

主要针对河床采沙所致的溯源冲刷对水下结构物周围冲刷影响的问题,研究冲刷演变及预测方法,为结构物安全防洪提供参考。通过水槽试验观测了床面突降条件下的溯源冲刷和墩柱局部冲刷耦合发展规律及其主要影响因素,建立了溯源与局部耦合冲刷的实时计算方法。溯源冲刷耦合下的局部冲刷与平床时的冲刷之比呈上凸曲线变化,与距离、流量及跌水水头差有关;局部冲刷和溯源冲刷对总冲刷深度的贡献比是墩柱与采沙坑距离、跌水水头差及流量的函数;在河床采沙的一定影响范围内,溯源冲刷到达时的瞬间冲刷速率远大于局部冲刷速率。本文的计算方法,可用于预测溯源与局部耦合冲刷时结构物总冲刷深度的发展。     

大盈江、瑞丽江中下游河道水流挟沙能力初探

水流挟沙能力是河流动力学的基本问题,是河床演变分析和河道整治工程设计的重要基础。随着临河、跨河建筑的增多,防洪影响评价工作的开展,面临越来越多河道演变等问题的分析计算,根据大盈江、瑞丽江中下游河段的水流泥沙实测资料对该河段水流挟沙能力进行了初步探讨。     

从河床演变看东平水道航道整治和河床采沙效应

针对东平水道受径、潮流共同作用和河床宽浅的特点，对航道采用了两级整治高程，取得了良好的整治效果，在分析河床演变与整治工程、河床采沙关系的基础上指出，整治工程与大规模河床采沙，起到了整治与疏浚相结合的作用，但在进一步保护利用东平水道航道资源过程中，需合理引导和调控河床采沙活动。     

河道演变及整治浅析

尚志市蚂蚁河是松花江右岸一级支流，源于张广才岭西麓，流经尚志、延寿、方正３县（市），全长３４１ ｋｍ，流域面积 １０ ７２７ ｋｍ２，在尚志市境内长度 １５２．９ ｋｍ，流域面积 ３７６４ ｋｍ２。 蚂蚁河是山岳性壮年期河流，具有河道比降大的特点，上游在五百分之一左右，中游在七百分之一左右，中水以上时流速较大，水流具有较强的冲刷力，因而河床演变比较大。一场洪水过后，洪水就会吞食两岸大量土地，并威胁到沿河村镇人民生命财产安全。因此，研究和认识河道演变的规律，科学有效地治理河道，对保障河两岸的耕地和村镇安全，有着十分重要的意义。 一、蚂蚁河河道演变的特点 河道演变系指河流在自然条件下，受两岸的土质、植被影响，或在受人工建筑物的影响时，所发生的变化，是水流与河床相互作用的结果。河床影响水流形态，水流促使河床变化，两者互相依存、相互制约，处于经常性的运动和发展之中。分析研究证明，河道发生变形的根本原因是由于输沙不平衡。在蚂蚁河的任何一个河段，或任何一个局部地区内，水流受坡降、河床宽窄、河岸地质条件。植被等因素影响，都具有不同的流速，因而也就具有冲刷河床和携沙能力，从而就会使河道发生变化。河道演变，就其演变形式而言，可...     

黄河乌前旗段河道演变与整治

黄河河床的演变是挟沙水流与可动性河床相互作用 ,在相互制约下产生不停顿的变形运动。水流作用于河床 ,使河床发生变化 ,河床也作用于水流 ,影响水流动 ,两者是通过泥沙运动作纽带来达到和体现的。河床与水流是相互依存、相互影响、相互制约 ,永远处于变化和发展之中 ,在这个过程中 ,河床演变规律决定着各种不同类型河床不同河段护岸工程的部位和长度 ,合理的工程布局和长度可以稳定河势。1　黄河河道主槽淤积严重 ,河道变迁频繁　　 1986年龙羊峡水库投入运行后 ,控制了上游来水 ,洪水来量减少 ,水流挟沙能力减弱 ,河道内主槽淤积严重 ,由…     

桥墩基础施工河床局部冲刷研究

天然河流中水流受到建筑物的阻碍时，产生紊动涡旋，局部河床泥沙在水流紊动剪应力作用下起动，并被涡旋流带向下游，建筑物局部河床因此受到侵蚀而下降，形成局部冲刷坑。跨河大桥桥墩的局部冲刷就是如此。桥墩及其基础与水深或河床的相对位置影响着局部冲刷深度的发展。本文通过室内试验研究了桥墩下部钢围堰基础施工的相对高程对河床局部冲刷最大深度的影响，探讨了工后钢围堰顶部处于相对水深的不同高度时局部冲刷发展的规律，并将这些影响因素用墩形系数法计入局部冲刷深度计算中，给出了计算公式。本文的研究对目前跨江及跨海大尺度桥墩基础工程施工具有指导意义。     

佛山高明大桥桥墩基础冲刷防护水力数值模拟研究

受采砂等人类活动影响,高明大桥附近河床下切幅度达10 m,威胁到大桥安全与稳定。该文在分析桥墩附近河床冲刷现状及床沙特性的基础上,通过建立桥址附近河道平面二维水流数学模型,结合经验公式进行桥墩局部冲刷水力计算,预测桥墩局部冲刷坑范围和趋势,据此提出桥墩抛石防护方案,包括防护范围、块石粒径、抛石厚度等。经汛后检测,冲刷防护措施效果较好,可为珠江三角洲类似大桥冲刷防护工程应用提供参考。     

砂卵砾石层作为混凝土面板堆石坝坝基探讨

目前在建的水布垭混凝土面板堆石坝最大坝高233 m,居世界首位.河床天然砂卵砾石层能否作为超高面板坝坝基是该工程的关键技术问题之一.超高面板坝利用砂卵砾石层作为大坝坝基国内尚无工程先例,天生桥(178 m)等高面板坝对砂卵砾石层都作了挖除处理.水布垭运用综合勘察手段,查清了砂卵砾石层地质结构特征、工程地质特性,认为砂卵砾石层经过强夯加固处理后,可以部分作为大坝坝基.水布垭工程利用砂卵砾石层作为超高面板坝坝基,取得了明显的经济和工程效益;同时将为其它高面板坝在坝基利用方面提供借鉴.     

河道采砂治理适用法律法规探析

河道砂石的采挖运移直接关系到河势稳定和防洪安全。如果缺乏科学规划和有序管理,违背客观规律到处滥采乱挖,则会破坏河势稳定、危及防洪工程安全、阻碍河道泄洪、对人民的生命财产安全造成重大损失。国家和有关省相继出台了多部法律、法规和规章,对河道采砂作出了相应规定,对于规范河道采砂行为,保障河道采砂秩序,确保河床稳定起到了规范和约束作用。     

水库与河道采砂共同作用下的河道演变分析

水库与河道采砂共同作用下的河道有其独特的演变进程。以闽江下游河道为例,对水库及河道采砂作用下的河道演变情况进行初步分析,探讨了两者联动作用下的河道演变特征。结果表明:在水库清水下泄及河道采砂共同作用下,闽江下游河床的演变主要表现为河床纵横向的大幅度下切,河道断面面积显著扩大,河床泥沙损失量极大。在采砂得到禁止的北港,河床则较为稳定,冲淤幅度小。水库与河道采砂引发的河床演变均是使河床形态朝着与水沙条件相适应的平衡状态发展,两者作用下的河道演变呈现出3个特征:河道冲刷加剧,河床下切幅度明显;河床演变规律复杂,演变趋势难以准确预测;演变带来的不利影响非常严重。     

采砂对河床变形影响的试验研究

采用微尺度动床河工模型试验的方法研究了在顺直、弯道与分汊等典型河道不同部位进行大规模采砂对河床局部变形及对河段变形的极限影响。试验成果表明，采砂坑的发展是采砂坑内及其附近的水流与采砂坑边界相互作用的结果。持续进行河道采砂对局部河床变形有较大影响，其影响范围与影响程度取决于众多因素，包括采砂坑的形状、大小以及决定水流流态的采砂坑与河道的相对位置等；特别是超过上游泥沙补给能力的持续采砂对河床变形影响很大。根据采砂极限影响的研究提出了有利于河床稳定的合理采砂部位及采砂作业方向。结合长江镇江段进行的试验表明大规模河道采砂可能改变具体河段的河势，因此利用科学合理的采砂作业引导河势向有利于河床稳定的方向发展。     

扰动对明渠湍流结构及床面稳定性影响的实验研究

本文通过在水槽实验中采集的流速过程数据，定量地研究了沙纹阶段明渠水流在不同形式扰动作用下的湍流结构，以及湍流结构对泥沙运动和床面演化的影响。实验发现，扰动附近水流紊动大大增强，扰动促使局部泥沙在断面平均流速低于平床起动流速的情况下起动，并促使床面失稳形成沙纹。另外，不同的扰动形式、位置及尺度对泥沙运动以及床面稳定性的影响各不相同，实验中进行了深入的比较和分析。     

基坑开挖工程中渗流场的三维有限元分析

很多工程施工时需要开挖基坑.基坑降水是施工中一个难点.在地下水位较高的地区开挖基坑时,地下水会不断渗入基坑,容易造成流砂和边坡失稳.另外,当遇到承压含水层时,由于上部土体的卸荷,坑底有被顶破而发生涌砂、隆起的危险.因此,如何控制好地下水,减小其对基坑开挖和周围环境的负面影响,是基坑工程特别是深基坑工程设计与施工的一个难题,通过计算分析,给出了基坑开挖中地下水渗流的有效解决方法.     

桥梁基桩在含沙水流冲击作用下的冲蚀磨损数值模拟研究

过水桥梁的基桩外露已成为影响桥梁安全性的重要因素,携沙水流会对外露部分的基桩产生冲蚀作用,加速混凝土的破坏,累积到一定程度,会导致桥梁安全性降低,影响桥梁交通的正常运营。为研究携沙水流对基桩的冲蚀磨损规律及其影响因素,利用ANSYS-Workbench建立三维模型,在FLUENT的工作环境下,模拟水沙两相流的流动特性,并求解得出基桩最大冲蚀磨损速率。通过数值模拟,研究了携沙水流的流场特性,并得出了在不同流速、含沙量及粒径下的冲蚀磨损规律。结果表明:流速、含沙量及粒径都对最大冲蚀率有较大影响,其中,最大冲蚀率随流速的增加而增大,并呈现出明显的指数关系;含沙量与最大冲蚀率呈现出正相关关系;最大冲蚀率随粒径的增大呈现出先减少后趋于稳定的趋势。研究成果可以为后续基桩冲蚀磨损预测的工程应用提供相关依据。