丁坝坝头冲刷坑的终极深度及其过程

根据丁坝坝头局部冲刷的终级冲深和冲刷坑深度的发展规律，计算了丁坝坝头局部冲刷在一次水文过程中的最大深度，并用此方法估算了长江口航道整治工程中１６条整治丁坝坝头冲刷坑的深度，与崇明岛丁坝调查结果相比较，估算结果是合理的。     

长兴岛南沿丁坝坝头冲刷坑深度探析

利用长江口已经验证的典型丁坝坝头冲刷坑计算模式对长兴岛南沿起历经多年冲淤变化后的丁坝坝头冲刷坑进行计算，发现计算结果与实测冲刷坑深度有较大差异。经分析长兴岛南沿外沙内泓河段地质勘探资料，找出了实测冲刷坑深度与计算结果产生差异的原因，提出土层物理力学指标是影响冲刷坑终极深度的重要原因，丁坝坝头床沙起冲流速是分析计算坝头坑深度的主要参数。     

水力插板透水丁坝坝头冲刷坑深度模型试验

为探索水力插板透水丁坝减小坝头冲刷坑深度的最佳设计参数和布置方案,通过改变流量、丁坝挑角、丁坝透水率、丁坝长度进行单因素影响试验,得出坝头冲刷坑深度与各单因素的回归方程。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。试验结果表明:4个单因素对水力插板透水丁坝坝头冲刷坑深度的影响从大到小依次为:丁坝透水率、流量、丁坝长度、丁坝挑角;在一定流量条件下,水力插板透水丁坝最佳布置方案的设计参数为丁坝透水率30%、丁坝长度30 cm、丁坝挑角60°。     

丁坝冲刷及整流桩防护措施研究

通过丁坝局部模型试验，进一步研究了丁坝冲刷机理。在此基础上，针对丁坝防护问题，提出了在丁坝坝体布议整流桩这样一种新型的防护措施。相应的模型试验结果表明，整流桩可有效改善丁坝坝头局部水流结构，进而使丁坝坝头冲刷坑深度减小，最大冲刷部位发生偏离，有利于丁坝的稳定。     

透水框架在改进丁坝结构型式上的应用

丁坝坝头绕流呈复杂的三维结构,常导致坝头局部冲刷,易诱发丁坝水毁。为改善丁坝坝头的水流条件,利用四面体透水框架对常规丁坝结构型式作了有益改进,即将常规丁坝的实体坝头改成由四面体透水框架铰接而成的透水坝头,并通过水槽试验研究其水动力特性及冲淤特性。研究表明,透水坝头能有效分散坝头集中绕流,减弱坝头脱离涡的形成条件,并阻滞下潜流,相应地,坝头局部冲刷坑深度也得到有效控制。此外,试验还研究了透水坝头透空率以及长度对局部冲刷的影响。研究发现,存在一个最优透空率,使得透水坝头控制坝头局部冲刷的效果最好,透水坝头的透空率过大或过小时,透水坝头对局部冲刷坑深度的控制有限。另外,在坝头绕流的影响范围内,随着透水坝头长度的增加,其减小坝头局部冲刷的效果越好,当透水坝头长度超过这一范围后,透水坝头长度的增加对减小坝头局部冲刷的效果不再明显。     

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。     

水力插板透水丁坝坝头冲刷深度规律初探

水力插板透水丁坝的坝头局部冲刷严重影响着水力插板的稳定性和安全性。采取单因素控制变量的方法进行室内动床试验,探索了坝头冲刷坑深度与模型沙粒径、束窄度、流量、水力插板透水率、丁坝挑角之间的关系。结果表明:当模型沙粒径从0.058 mm至0.138 mm增大138%时,坝头冲刷坑深度从9.2 cm至5.7 cm减小38%;当丁坝束窄度从0.08至0.42增大425%时,坝头冲刷坑深度从5.3 cm至9.2 cm增大74%;当流量从10.28 L/s至16.03 L/s增大56%时,坝头冲刷坑深度从6.5 cm至9.6 cm增大48%;当水力插板透水率从0增大至80%时,坝头冲刷坑深度从8.9 cm至2.1cm减小76%;当挑角θ小于90°,从30°至90°增大200%时,坝头冲刷坑深度从6.5 cm至9.0 cm增大38%;当挑角θ等于90°时,坝头冲刷坑深度达到最大值;当挑角θ大于90°,从90°至150°增大67%时,坝头冲刷坑深度从9.0 cm至7.1 cm减小21%。详细分析了模型沙粒径、束窄度、流量、水力插板透水率、挑角的变化对坝头冲刷坑深度影响的机理。     

青草沙水库北堤丁坝群保滩工程冲刷特性试验研究

该文采用定床试验和动床试验相结合的研究方法研究青草沙水库北堤丁坝群的坝田区流态和坝头区冲刷特性,分析软体排对丁坝坝头及坝田区的防冲刷效果。结果表明,丁坝群护岸保滩作用效果良好;在丁坝坝头近区局部流速较大,极易造成坝头局部冲坑深度较大,不利于坝头稳定;在坝头区设置软体排可以保护丁坝坝头,使其有效避免冲刷破坏影响。     

长江口典型丁坝坝头冲深计算模式选择与验证

根据长江口的水文泥沙特性和丁坝的特征。探讨了适合于长江口典型丁坝坝头最大冲深计算的模式，为丁坝坝头冲刷坑深度计算和判断冲刷坑的稳定性提供依据。并给出了适合于长沙口典型丁坝坝头床沙起冲流速的估算式。     

基于BP神经网络的丁坝坝头冲刷坑变化趋势预测

丁坝坝头冲刷坑的深度及位置变化影响坝基稳定,是丁坝安全评估的重要参数,且是一个复杂的非线性系统问题。以长江张南水道为研究对象,基于2008—2016年实测资料,分析来水来沙及其变化过程、冲刷坑位置和深度的变化,研究确定影响冲刷坑深度及位置变化的因子是河床边界条件(水深、河宽)、坝体属性(丁坝长度、挑角)及来水来沙因素(年径流量、年输沙量、不同级别来水来沙持续的天数),建立了基于BP神经网络的冲刷坑深度及位置变化趋势预测模型。计算结果表明,BP神经网络模型得到的冲刷坑深度和位置预测值与实测值较吻合,误差在(1.8~6.5)%,研究结果可为丁坝安全评估提供依据。     

长江口典型丁坝坝头冲深计算模式选择与验证

根据长江口的水文泥沙特性和丁坝的特征 .探讨了适合于长江口典型丁坝坝头最大冲深计算的模式 ,为丁坝坝头冲刷坑深度计算和判断冲刷坑的稳定性提供依据 .并给出了适合于长江口典型丁坝坝头床沙起冲流速的估算式 .     

丁坝头冲深和堵口抛石大小的计算

将局部冲刷计算式应用到丁坝头和堵口截流冲坑深度的计算，并引用绕板桩渗流场渗势理论计算水流绕坝头的单宽流量（或流速),而给出了进占堵口丁坝坝头护脚抛石的稳定性计算式，经过验算，冲深与抛石稳定性的计算与实际工程的结果较为一致。     

台阶式丁坝水动力特性及防冲效应

丁坝是航道整治工程中广泛采用的一种整治建筑物,然而丁坝坝头复杂的水流结构,常导致坝头局部冲刷,易诱发丁坝水毁。为减弱坝头的水流动力,提出了设置台阶式坝头的新型丁坝结构形式,并通过水槽试验研究了台阶式丁坝的水动力特性及冲淤特征。研究表明,台阶式坝头能逐级分散坝头的集中绕流,消弱坝头脱离涡的涡量强度,而台阶的台面也能逐级阻挡坝头下潜流,消弱其对床面的直接冲击;同时,台阶台面具有挑流作用,使得最大流速或最大紊动强度区相应外移,也有利于坝头的稳定。试验还研究了台阶级数、宽度以及坝身下游边坡是否设置台阶等对控制局部冲刷坑的影响。试验发现,台阶级数相对越多,宽度越宽,其减小局部冲刷的效果越好;坝身下游边坡设置台阶增大了台阶台面阻挡下潜流及挑流的面积,也有利于控制局部冲刷的发展。     

强潮河口护塘低丁坝上游冲刷研究

本文通过对强涌潮地区钱塘江河口的丁坝断面模型试验及涌潮翻越丁坝的水力计算的研究，探讨涌潮作用下低下坝上游冲刷坑的形成机理，建立丁坝上游冲刷坑深度与低水位，涌潮高度，丁坝高度与丁坝断面型式的关系。以此为基础，进而提出了丁坝上游冲刷坑的估算方法。     

丁坝群附近流场及局部冲刷的三维数值模拟

为探索丁坝群附近水流流场,揭示其局部冲刷的形成机理,该文采用Flow-3d软件,选取RNG k-ε湍流模型和以希尔兹(Shields)数为基础的泥沙推移质输沙率模型对上挑丁坝群的周围流场分布和局部冲刷进行了三维数值模拟。研究发现,丁坝群间涡系结构复杂,第一座丁坝坝头处有一对反向的旋涡和下潜水流,切应力达到最大值,使得该位置有较大冲刷坑发生,解释了冲刷机理。冲刷坑的模拟深度和范围与实验结果吻合较好,表明该模型可以用于丁坝群及相关河道整治工程的流场和冲刷坑计算。     

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.     

海上风电桩基局部冲刷试验研究

风电桩基既承担风机自身荷载,又受到叶片转动的侧向压力,桩基稳定性至关重要。海上风电桩基不仅受潮汐双向水流和波浪共同作用的影响,而且桩基尺度介于通常的桥墩和码头桩基之间,局部冲刷具有一定特殊性。通过建立1∶60的正态模型,研究了洋口海域海上风电桩基在波浪、潮流及波流共同作用下的局部冲刷。结果表明:潮流是控制该海域桩基局部冲刷的主导因素;往复流作用下的冲刷坑形态呈椭圆形,最大冲刷深度约为恒定流的80%;当波流共同作用时,由于桩前波浪振荡水流的作用,泥沙较水流作用时更易起动,局部冲刷显著增强,最大冲刷深度为潮流和恒定流作用下的2.0与1.7倍;韩海骞公式计算值按照系数0.75折算后与波流作用下的桩基冲刷深度试验值较为吻合。根据试验结果,建议对桩基周边局部冲刷坑进行抛石防护,确保海上风机的安全稳定。     

堆积体作用下的河道最大冲刷深度

受地震、暴雨的影响,破碎的山体易发生滑坡、泥石流等,在河流岸边形成堆积体,改变了河道水流边界条件,在堆积体下游附近形成冲坑.本文通过动床水槽试验,研究了不同堆积体作用下的最大冲刷深度.结果表明,最大冲刷深度随流量、堆积体尺寸增大而增大.本文采用一些常见的丁坝、桥台最大冲深公式对试验成果进行了计算,但由于水流结构差异及公式适用范围限制,计算结果与实测值普遍相差较大.因此,本文参考丁坝、桥台冲刷深度计算的研究成果,充分考虑各影响因素作用,采用因次分析法,建立了堆积体作用下河道最大冲刷深度计算公式的基本形式,并根据实测资料拟合了公式参数.     

黄河下游丁坝坝头局部冲刷深度计算方法初探

根据泥沙起动平衡理论，导出了丁坝坝头局部冲刷深度计算公式，并用黄河下游原型观测资料和室内试验资料对公式进行了验证。该公式考虑了河床组成的粘结力和重力两种不同性质的抗冲作用，并采用黄河实测资料对综合系数进行率定。     

透水丁坝收缩断面与冲深计算

透水丁坝是一种新型结构的丁坝,具有结构稳定,运行安全可靠,不用抢险防守等优点,目前在国内外实际工程中均有推广应用。针对透水丁坝设计中的挑角、透水率等主要影响因子进行了动床水槽试验,结果表明：① 透水丁坝坝后会形成流速减小区,对水流的阻碍作用较实体丁坝弱;② 坝后收缩断面至坝头的距离随挑角的增加而增大,随着透水率的增加而减小;③ 采用回归分析法得出了坝头最大冲刷深度的计算公式,具有一定的适用性。