滹沱河倒虹吸工程口门特性及河道冲淤试验研究

滹沱河倒虹吸工程是南水北调中线总干渠河北省段穿河建筑物最重要的工程之一.穿河建筑物所在河段宽浅、主流摆动不定、河床冲淤变化无常.通过资料分析、物理概化模型及计算等方法,分别就穿河建筑物所在河段的河床冲淤演变、河道水流流态、口门位置、口门型式和宽度、倒虹吸工程下游局部冲刷及两岸防洪等方面进行了模型试验研究.通过试验分析比较,了解了洪水过程中主河槽游荡的趋势,确定工程口门宽度为2000m,工程口门位置上、下游的冲刷及回淤情况和裹头附近的冲刷深度,并将总干渠"S"曲线段改为直线段,减轻了口门附近梨型导流堤局部的冲刷强度.为设计提供了依据,并可供同类工程设计参考.     

旁侧入流对绕体流动与河床冲淤变形的影响

采用复合模型技术,以南水北调中线穿七里河倒虹吸工程为例,研究了旁侧入流对绕体流动特性与河床冲淤变形的影响。研究成果表明：工程实施后,如无旁侧入流,裹头上游水位将有所壅高,流速略有降低,工程断面流速有所增加;增加旁侧入流后,受旁侧入流顶托作用,裹头上游的水位壅高值将显著增加,工程附近局部区域内流速也将发生较大的变化。同时考虑旁侧入流与来流非恒定效应的冲刷试验成果表明：裹头附近的河床冲刷深度在涨水期持续增加,并在洪峰时刻附近达到最大值,但在退水期则略有回淤,相对回淤高度与洪水峰型系数有关,峰型系数越大,相对回淤高度也越大。     

南水北调中线沁河倒虹吸埋深分析

在对南水北调中线工程总干渠沁河渠道倒虹吸所处河段河势及河床冲刷特性论述的基础上,对河道冲刷进行分析研究,并结合险工段实测冲刷资料,提出了倒虹吸的安全埋置深度,对类似工程的设计可以起到参考和借鉴作用.     

南水北调沁河倒虹吸动床河工模型试验研究

沁河倒虹吸是南水北调中线工程重要控制工程之一。沁河下游为游荡型河流,河床细沙厚13~20 m,合理确定冲刷深度和倒虹吸埋深非常困难,但其直接决定工程安全、投资及防洪安全等,因此开展动床河工模型试验研究十分必要。模型设计采用模拟原型水沙运动及河床变形的模型相似理论,模型沙须能够满足模拟穿沁河段游荡性演变规律的要求,并能适应持续冲刷试验运行的需要,选用拟焦沙符合要求。模拟在3种工况(校核洪水、校核大水少沙洪水和造床流量)下的河道演变规律和冲刷深度,发现主流呈"大水走直、河势下滑"规律,校核洪水下河中最大冲刷坑水深为11.54m,局部最大冲刷坑水深为13.15 m。     

南宁过江隧道河段极限冲刷深度预测

对邕江南宁段过江隧道工程附近水文特征及近期河道演变特点进行了分析。同时,利用河工模型试验预测了不利水文条件下隧址河段河床的最大冲深。成果表明,在不利水文条件下,邕江大桥附近特别是左岸受弯道水流影响,河床冲刷较为明显;在上游水库运行及人工采砂影响下,工程河段局部冲刷更为明显,邕江大桥附近洪水后河床最低点高程约为44．75m,预测的最大冲刷深度可为过江隧道的合理埋设提供科学依据。     

杭州市高新区自来水厂取水口附近河床冲刷研究

取水口附近河床冲刷深度主要包括水流引起的自然冲刷、因过水断面缩窄产生的一般冲刷以及桩基阻水形成的马蹄形漩流引起的局部冲刷三部分.杭州市高新区自来水厂位于钱塘江闻家堰河段,由于其结构复杂,难以用公式计算,因此采用实测地形资料分析了工程附近河床的自然冲刷,由水槽模型试验探讨水流作用下取水口附近的一般冲刷和局部冲刷,为工程建设、运行的安全性及经济性提供了技术支撑.     

南水北调中线总干渠穿河倒虹吸河工模拟及优化设计

南水北调中线工程总干渠河北省段与多条河流相交叉.其中与滹沱河、唐河、沙河(北)相交叉的倒虹吸工程均为总干渠重要的穿河建筑物.由于在修建倒虹吸工程后,河道水流受工程影响将发生较大改变,其上下游及倒虹吸附近河床将相应地进行调整.通过这3个倒虹吸工程的模型试验及综合分析,着重研究了倒虹吸口门位置、宽度、壅水高度、两岸连接型式及河道下游冲刷等主要问题.     

桥墩局部冲刷分析及防护对策

河道中修建桥墩后，周围的水流情况会发生很大变化，从而引起桥墩周围产生局部冲刷。桥墩附近水流结构十分复杂，对于重要的工程问题，主要依靠物理模型试验分析局部冲刷。目前，国内外关于桥墩局部冲刷深度的计算方法主要有：非黏性土河床的桥墩局部冲刷公式，黏性土河床桥墩局部冲刷公式以及适用于黄河的冲刷计算公式。在确定冲刷深度后，进一步分析了桥墩基底埋置深度。同时，总结了浅基防护工程的几种类型。     

穿越采砂河段倒虹吸管防护方案设计

南水北调中线某大型渠道倒虹吸管穿越的采砂河段,因采砂活动导致河道地形下降,主河床部位倒虹吸管顶出露,致使河道行洪时倒虹吸管上游河道的水位壅高、河床淤积,而下游河床发生冲刷。为保证倒虹吸管的安全运行,设计提出了水平和垂直两种防护方案,经综合比选,从倒虹吸本身的工程安全考虑,推荐垂直防护方案,并对工程施工和运行期间应注意的问题提出了明确要求。     

南水北调倒虹吸工程局部冲刷试验及防冲方案比选

针对南水北调某穿河倒虹吸工程,采用动床河工物理模型试验方法,分析各级设计洪水条件下,倒虹吸附近不同部位冲刷深度的变化。试验结果表明,河道内修建倒虹吸后,河道由双支过流改为单支过流,在相同流量条件下,河道内水位普遍升高。在300 a一遇洪水时,水流顶冲下游防护堤,防护堤冲刷较深。根据模型试验结果,提出了防护堤布置优化方案。     

甘肃省引洮二期工程十干渠老庄河倒虹吸设计

甘肃省引洮二期工程是已实施的引洮一期工程的延续工程,属大型调水工程。倒虹吸是该调水工程中数量较多的一种跨沟建筑物。该工程输水距离较远,水头紧张。老庄河倒虹吸工程位于二期工程的十干渠上,该倒虹吸工程在设计上遇到的主要问题是流量较大而水头较小。文中简要叙述了该工程的总体布置、进出口及倒虹管道的设计和它们的水力设计。     

滹沱河Ⅱ标段倒虹吸管身混凝土施工工艺及过程控制

滹沱河倒虹吸工程是南水北调中线干线京石段应急供水工程的控制性项目。阐述了滹沱河倒虹吸工程Ⅱ标段的混凝土施工工艺、施工过程控制。滹沱河Ⅱ标段倒虹吸管身混凝土165个单元工程，严格按此施工，工程全部达到优良，可供类似工程参考。     

新材料、新技术、新工艺在韦水倒虹吸加固工程中的应用

通过论述韦水倒虹吸加固工程中新材料、新技术、新工艺的应用及探索，为水利水电工程结构加固改造提供了有益的实践经验。     

羊泉截潜流灌区倒虹吸工程主要施工方法

结合工程实际情况,对羊泉灌区倒虹吸工程主要工序项目的施工方法进行细致安排优化改进,为工程的良好运行奠定了坚实的基础.     

地质变化对大型预应力混凝土倒虹吸结构受力影响的分析

 结合南水北调中线工程河北段南沙河预应力混凝土倒虹吸结构的设计,采用有限元分析方法,研究了各种设计工况下地基条件变化对倒虹吸结构的受力性能影响规律。结果表明：地基不均匀对倒虹吸结构整体在正常使用阶段的受力状态具有较大影响,采用换填土方式改善地基均匀性对改善倒虹吸结构整体受力性能特别是底板受力状态具有显著作用。     

三维倒虹吸结构动力响应分析

倒虹吸结构广泛应用于我国农田水利建设、城市供水、大型调水工程中,很大一部分倒虹吸结构处于高烈度地震区,不可避免遇到抗震问题。考虑土与倒虹吸结构的相互作用,建立三维有限元模型进行静力分析,并在此基础上进行倒虹吸结构动力时程分析,研究倒虹吸结构在动力作用下的工作性态。通过比较加速度、位移及应力3方面的响应情况,发现地震作用下,加速度沿倒虹吸截面高度变化不大,y向位移相对x及z向较大,各向应力的增幅较小,7级地震作用下倒虹吸结构是安全的。     

浅谈南水北调蒲阳河渠道倒虹吸管身施工技术

倒虹吸、渡槽是设计上常用的穿越或跨越河流、灌渠、铁路、公路的大型交叉建筑物，蒲阳河渠道倒虹吸即为河渠交叉工程。倒虹吸施工技术在先期开工的滹沱河和唐河倒虹吸中得到了广泛应用，不外乎用布料机或塔吊输送混凝土，管身用钢模台车或组合钢模板成型。蒲阳河倒虹吸管身全部采用散装钢模板和满堂脚手架支撑体系成型，布料机为水平和斜坡行走式，极大地丰富了倒虹吸管身施工技术。     

大型倒虹吸压力钢管安装监理质量控制

以某大型倒虹吸压力钢管道工程为例,阐述了监理单位对大型倒虹吸压力钢管安装质量控制过程.该工程监理单位按照事前监理、跟踪监理、施工验收3个环节,对工程质量进行严格把关,有效地控制了工程施工质量.888个钢管安装单元工程全部合格,其中优良单元871个,优良率为 98.1%,工程质量等级评定为优良.     

大型倒虹吸工程水头损失及水力计算

针对三个泉倒虹吸实际过流能力富余、小洼槽倒虹吸实际过流能力不足的问题,基于工程特点及水力设计习惯,借鉴当量糙度的取值方法,分析了不同流量下三个泉与小洼槽倒虹吸的沿程水头损失,并与实测值对比。结果表明:对于三个泉倒虹吸的PCCP管和钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值更接近,明显小于水力设计时采用谢才公式所得值;对于小洼槽倒虹吸的玻璃钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值也更接近,但明显大于水力设计时采用谢才公式所得值。在此基础上,利用计算获得的沿程水头损失反算得出糙率n值和当量糙度Δ值,发现实际过流能力出现偏差的主要原因是水力设计时采用的谢才公式不适用于大口径倒虹吸管道内的流态。     

护岸工程材料综合能耗和碳排放计算及评价

如何评价护岸工程中材料的能源消耗,是护岸材料环境友好性评价的重点。通过权威部门的数据,结合护岸工程材料的典型加工工序,划分为4个阶段。通过定量计算天然建筑材料加工能耗,以及水泥、钢筋和土工合成材料的能耗,并采用通用的碳排放模式,定量计算和比较了几种典型护岸工程结构型式的碳排放值。研究表明,水下护脚工程中采用预制铰链混凝土的碳排放较大;水上护坡采用混凝土预制块的碳排放为一般干砌块石的近8倍。因此,建议从环保的角度出发,在护岸工程应尽可能减少水泥、钢筋等工业产品的使用。该研究结果为选择合适的环境友好型护岸型式和材料提供了依据。