丁坝回流长度的变化

丁坝的回流长度是反映丁坝作用强度的重要指标．根据水槽试验数据和数学模型计算结果，分析了丁坝回流长度随丁坝附近河床发展过程的变化以及丁坝的相对回流长度与相对河宽的关系，随着丁坝局部冲刷坑的形成，丁坝回流长度明显减小，丁坝的相对回流长度随相对河宽的增大而减小。     

大系数法与壁函数结合在丁坝绕流三维数值模拟中的应用

采用三维紊流模型对实验室丁坝绕流进行了数值模拟,利用标准k-ε模型将大系数法与壁函数相结合处理丁坝边界.模拟结果表明,模型能有效地处理丁坝边界,较好地模拟了坝头分离流、丁坝后回流及回流区横断面上的二次流,计算值与实测值吻合较好.     

基于FLUENT的丁坝回流区数值模拟

利用FLUENT中的k-ε湍流模型和VOF模型,对非淹没的圆头、拐头和梯形丁坝回流区流场进行了数值模拟。首先将文献试验与模型计算进行了对比,结果吻合良好。然后进一步对不同类型丁坝进行了模拟。计算结果表明,不同类型丁坝的坝后回流区范围不同,圆头坝坝后回流区范围最大(涡长和涡宽),拐头坝次之,梯形坝最小。同一丁坝下,随着水深增加,圆头坝和拐头坝坝后回流区范围减小,且越接近水面减小越慢;梯形坝由于有坡度,结果与前两个丁坝结果相反。     

进口流速对丁坝回流长度影响的数值模拟研究

运用计算流体力学（CFD）方法,对宽浅河道中非淹没丁坝的流场进行二维数值模拟研究。模拟结果显示RNGk-s模型能够较好地描述出丁坝下游实际回流特征的产生,扩散及消失过程,能够较好地模拟丁坝下游的回流尺度。最后采用此模型模拟不同进口流速在相同条件下的流场结构,通过量纲分析与数值模拟结果的比较分析得到进口流速对回流尺度影响的关系式。进口流速越大,回流边线越长越宽。研究结果对丁坝的设计与施工,具有一定的参考意义。     

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.     

淹没双丁坝间水流结构特性PIV试验

为探讨淹没双丁坝对坝间水流的影响,采用粒子图像测速(PIV)系统对坝间水平面流场进行了测量,并对坝间水流结构进行了分析。结果表明:丁坝间距与丁坝长度的比值d/B(B为定值)对坝间漩涡中心位置、坝间回流区及涡量分布有着显著影响;d/B越大,坝间"漩涡"中心越接近坝头线;坝间回流区宽度随d/B增大而增大,零速度线基本呈线性关系且其斜率随d/B增大而减小,同时回流区流速也随之发生很大变化;上游丁坝头附近出现最大负涡量而在下游丁坝头附近出现最大正涡量。     

丁坝坝身侧冲刷坑控制与治理工程措施初探

丁坝是最常用的河工建筑物之一,时常由于水流力学性能的不确定性,在丁坝坝身侧形成较大的回流冲刷坑,威胁着丁坝稳定与安全.采用勾坝或丁勾坝结构形式,能够有效控制冲坑的发育与扩散,可以保护丁坝安全.崇明岛六效港东11号丁坝,自2000年以来回流冲刷坑不断发育扩展,到2001年10月,在丁坝西侧形成了坑深达-7.5 m,坑长达99.3 m,坑宽达38.2 m的近似椭球型冲刷坑,极大地威胁着丁坝安全和该段河床河势稳定.通过河势分析,决定采取在丁坝西侧冲刷坑外尖嘴部位建一条勾坝方案进行治理.接长加高后的勾坝设计参数为勾坝坝根顶高程为1.5 m,比丁坝坝面高程低0.7 m,勾坝坝头顶面高程1.0,相应河床高程-1.6 m,坝顶宽度与内外侧坡比保持不变.接长后勾坝长度为62.9 m.2003年1月,对接长加高后的勾坝实测水下地形后发现,坝后冲坑有所回淤,坝前河床基本稳定,回流冲刷坑得到了有效控制.     

丁坝附近湍流的数值模拟

以三维水流运动方程为水流控制方程,采用RNG κ-ε模型来处理紊动项,建立了模拟丁坝绕流的湍流模型,并对单一丁坝的湍流场进行了计算.结果表明:计算结果与水槽试验资料吻合较好,并在一定程度上反映了丁坝绕流流场和丁坝的回流长度等水力特性的变化规律.     

丁坝群近体流动结构的可视化实验研究

本文介绍了用颜料示踪和最新的油膜技术对流动进行可视化记录以研究淹没丁坝群的近体流场分布的试验结果。结果表明绕丁坝的近场流动具有强三维非恒定特性，表现在坝后振荡回流区的形成和坝顶表面波的生成。在坝头的分离区，流动加速并伴有二次回流，形成该处冲刷的水力学条件。在深淹没条件下丁坝后面主回流区的形成主要受制于坝顶的绕流，以垂向方向的回流为主，同时也受到坝头侧面分离流的影响，产生水平方向的倾斜和扭转。颜料示踪捕捉到丁坝近体的瞬间三维流动形态，油膜照片则清晰地显示出了床底及侧壁的旋涡大小及位置。     

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。     

丁坝局部冲刷深度的计算

局部冲刷深度是丁坝工程设计中的一个关键参数,本文在对丁坝局部冲刷的过程和影响因素分析的基础上,根据国内外公开发表的试验资料,采用量纲分析和多元线性回归的方法,建立了清水冲刷条件下丁坝的局部冲刷深度的计算公式,并分析了丁坝与水流夹角、丁坝边坡和非均匀沙对局部冲深的影响系数,得出的公式可供在确定丁坝基础埋深时参考。     

护岸式铅丝笼丁坝挑角的选择

通过室内模型试验,研究了不同挑角时丁坝附近的水流结构、坝后回流区及自由水面的变化情况,以及不同挑角丁坝附近局部冲淤变化的规律。结果表明:随着丁坝挑角的增大,坝上游流速减小区范围扩大,坝头流速变幅增大,坝后回流区长度和宽度均有所增大,坝头水面比降也增大;结合实际工程经验,建议护岸式铅丝笼丁坝的挑角宜设计为下挑45°。     

透水丁坝关键设计参数的确定及研究动态

对坝头局部冲刷深度、壅水高度、下游回流长度及坝群合理间距等透水丁坝工程设计中需要解决的关键设计参数的确定方法进行了介绍,指出了透水丁坝工程设计中亟待解决的关键问题,建议:①综合考虑透水丁坝不同挑角等相关因素的影响, 给出完整的透水丁坝坝头局部冲刷深度的研究成果;②深入分析透水丁坝局部水头损失产生的原因,从理论上确定透水丁坝局部水头损失的计算公式,进而给出透水丁坝壅水高度计算公式;③应针对不同的透水率进行详细研究.     

丁坝对弯道水流特性影响的试验研究

该文采用超声波水位和PIV流速测量技术,在U形水槽中保持进口流量和尾门水位不变,在弯道进口前布置丁坝,通过改变丁坝坝宽和距弯道进口断面的距离,研究了丁坝对弯道水流特性的影响。结果表明:丁坝改变弯道纵向水面线形态,减小弯道内的沿程横比降,削弱弯道内的横向环流,转变凹岸弯顶附近的高水位为低水位。当坝宽较小或丁坝距弯道较近时,坝后回流区较长,且回流区长度与弯道进口处凹岸向的半断面平均流速之间存在近似的线性关系。研究结果可为弯道护岸工程设计提供科学依据。     

丁坝冲刷坑及下游回流区流场和紊动特性试验研究

通过超声多普勒测速仪NDV对已形成冲刷坑的情况下的丁坝流场和紊动动能进行细致的三维测量,结果表明,冲刷坑的存在使得回流范围比平底情况有所减小,较强的紊动动能主要分布在坝头和冲刷坑内,其中以坝头处水流分离区紊动动能最为强烈,主回流区交界处次之.冲刷坑的存在也使得丁坝后回流区的水流和紊动动能分布有较大调整.     

长江下游六圩弯道丁坝护岸改造方案研究

长江下游镇场河段六圩弯道护岸工程中的丁坝残存体导致近岸水流紊乱,岸线资源环境差,不利于岸线资源集约化保护与利用,且影响"港产城一体化发展"格局的形成。通过Delft3D二维水流数学模型试验,研究了六圩弯道丁坝护岸不同改造方案对水流结构的影响。试验结果表明:(1)改造工程对水位的影响有限,5号泊位附近水位变幅在-0.8～+1.4 cm之间,其他大多数水域水位变幅在1.0 cm以内;(2)改造工程后丁坝位置流态更加顺直,对泊位的稳定运行有利;(3)拆除丁坝后回流区流速仍然较大,不利于码头作业,相较于直接拆除丁坝,丁坝改造后的回流流量明显减小,流速减弱,更有利于汇流区河床稳定和码头作业。     

丁坝局部冲刷研究现状与展望

分别从丁坝附近水流结构、回流区范围、坝头局部冲刷机理、坝头局部冲刷影响因素和坝头最大冲深计算公式5个方面回顾了丁坝冲刷研究成果,认为:①水流结构是开展后续研究的基础;②相对回流区长度与断面缩窄比是否存在相关关系、相对回流区长度野外观测值与概化公式为何差距甚远、对坝头局部冲刷有重要影响的各因素中哪一个或哪几个占主导等问题尚无定论;③对于坝头局部最大冲深影响因素的研究甚多,但有些因素的研究结果不一,还有一些对冲深有重要影响的因素研究很少;④丁坝坝头局部最大冲深的计算公式一直存在理论性不强的缺陷。     

潮汐双向流条件下丁坝水流特性研究

以长江口南支河段为原型,概化并建立水槽数学模型,研究径潮双向流条件下丁坝附近的水流结构。研究表明:丁坝一侧河岸,丁坝下游潮差远大于上游,在丁坝上游潮差小于对岸侧,下游潮差大于对岸侧;落潮时,丁坝回流区与壅水区长度大于涨潮,转流时刻,丁坝坝头附近流速相对较大;河床底部剪切应力变化在涨落急时刻最大,且落潮大于涨潮,转流时刻坝头及坝身迎水侧剪切应力增加明显。     

淹没丁坝端坡对附近水流结构的调整作用

工程应用中的丁坝往往具有一定的端坡,而且经常处于淹没状态。为了研究端坡对淹没状态下丁坝附近水流结构的调整作用,采用水槽试验和三维浅水模型相结合的方法,分析淹没时丁坝阻水面积相等条件下坝头直立和具有一定端坡时丁坝附近的表层平面流场、底层平面流速分布和底层切应力分布情况。结果表明:淹没程度?H/H?0.17时,丁坝下游仍出现回流区,端坡系数m等于1时相对回流长度和坝头附近流向偏角最大;存在一定端坡时,坝头附近临近底床平面强流速范围和底床切应力范围显著减小或消失,m等于7时能够将丁坝附近流场调整得较为均匀。     

阶梯形丁坝下游回流规律分析

阶梯形丁坝在航道整治中应用广泛,其回流规律与船舶通航、坝田淤积及堤岸稳定等系列问题密切相关,但目前研究很少。应用三维水流数学模型研究双级阶梯形丁坝几何尺度及来流条件对回流规律的影响,结果表明:①回流长度随一级丁坝相对长度ε₁及高度ψ₁、二级丁坝相对长度ε₂均呈递增变化趋势,随弗劳德数Fr呈先增大后减小的变化趋势;②回流宽度随ε₁,ε₂和ψ₁变化相对明显,而随Fr变化总体较小;③回流正、负流区宽度比沿程变化曲线总体为上凸状,负流区宽度相对较大,在靠近丁坝部位可达正流区宽度的2.5倍;④回流曲线形态与ε₁,ε₂和ψ₁有关,ε₁和ψ₁主要影响回流曲线长度,ε₂影响回流曲线的整体形态;⑤回流流量一般小于来流量的10%,沿程分布曲线不对称,增流区回流流量变化相对缓慢,而减流区变化相对剧烈。