透水丁坝纵向流速分布试验研究

通过水槽概化模型试验研究不同淹没程度、不同空隙率和不同空隙尺寸条件下,对丁坝上游回流区、下游回流区和主流区纵向流速的影响规律.结果表明:淹没程度、空隙率、空隙尺寸和纵向流速具有较强的相关性,回流区纵向流速随淹没程度的增大而增大,主流区随淹没程度增大而减小;空隙率和空隙尺寸具有相似的变化规律.可为长江上游散抛石丁坝的维修...     

空心梯形块丁坝结构透水特性试验研究

生态型丁坝结构既能发挥航道整治功能,又能减小工程对生态的影响,具有广泛生态效益和推广前景。而此类丁坝结构的透水特性是确保整治建筑物束水攻沙功能的关键,也是决定结构推广应用的主要技术指标。该文依托长江南京下游12.5 m深水航道建设工程,基于鱼礁理念提出了空心梯形块丁坝结构,开展了系列概化水槽实验。采用透水率指标研究空心梯形块丁坝透水特性的主要影响因素,探讨孔隙率、水深和流速等主要因素对丁坝透水特性的影响规律。试验结果表明:空心梯形块丁坝的透水率与孔隙率、水深和流速具有较强的相关性,透水率随水深和流速的增大而减小,随孔隙率的增大而增大。此类空心梯形块透水丁坝适用于大水深和大流速的条件,可在同类工程中应用。     

透水性沥青混合料目标空隙率研究

为了更好地确定透水性沥青混合料的目标空隙率,设计了测量连通空隙率的试验,采用相同的原材料、级配组成以及制备方法,按照不同的油石比,制备了6组不同空隙率的透水性沥青混合料试件并测定了它们的空隙率、连通空隙率以及2.0%坡度下的透水系数;对三者的关联性进行了研究分析,结果表明,空隙率与连通空隙率呈线性关系,空隙率与透水系数呈指数关系。基于降雨强度,推导出了横坡为2.0%的透水性沥青路面混合料的目标空隙率的设计公式。     

非淹没丁坝附近三维水流运动特性的研究

非淹没丁坝是河道整治工程中一种常用的水工建筑物。为了分析非淹没丁坝布置效果，对丁坝附近三维水流运动试验研究和数值模拟。建立了三维水流大涡模拟数学模型，采用迭代法求解速度和压力，再由离散化的自由水面运动方程求解自由水面；根据试验观测的水面线和流速分布资料，对数学模型进行验证。在此基础上，数值比较了三种丁坝(上挑，正挑，下挑)附近水流运动特性，结果表明，非淹没丁坝对水流运动影响较大，但三种形式的丁坝对水流的影响差别不大，相对而言，下挑丁坝对坝头防护效果较好。     

插板透水丁坝透水孔优化方案数值模拟

针对插板透水丁坝透水孔孔数和布置方式对丁坝作用区水流特性和冲淤变化影响的问题,采用CCHE2D水沙数学模型对塔里木河干流其满河段实体模型水槽插板透水丁坝区进行二维水流数值模拟,分析不同透水孔数和不同布置方式对河槽断面流速分布、水位及河床切应力的影响规律,寻求插板透水丁坝透水孔优化方案。结果表明:在来流量、透空率等因素不变条件下,插板透水丁坝透水孔数越多,流速均匀性越好,丁坝下游河床切应力呈减小趋势。当透水孔数达到4孔时,丁坝上游、下游水位、流速和河床切应力变化趋势均趋于稳定,为最佳的透水孔优化方案。研究成果为进一步研究插板透水丁坝区水流特性与缓流促淤效果奠定理论基础。     

丁坝对弯道水流水力特性影响的研究

针对丁坝对弯道水流水力特性影响的问题,建立了相应的概化模型,通过数值模拟的方法,利用RNG k-湍流模型封闭Reynods方程,VOF法追踪自由表面,通过有限体积法离散求解,模拟研究了不同弯道中心角情况下,丁坝对弯道水流横向水面超高和流速场的影响。结果表明:在丁坝影响下,弯道水流水面横比降计算公式需要进行修正,应当考虑丁坝对河道的束窄、丁坝尺寸和弯道角度等综合因素的影响。     

空隙率对钢筋石笼稳定性影响的数值模拟研究

钢筋石笼作为截流材料与其他材料最大的不同点就是其有空隙具有透水性,会影响钢筋石笼的稳定性。为了研究钢筋石笼空隙率大小对钢筋石笼稳定性,结合物理模型试验,基于FOLW-3 D软件建立RNG模型对钢筋石笼水力特性进行分析,结果表明空隙率越大,钢筋石笼迎水面中心点所受的动水压强越小,并且钢筋石笼上下游压力差越小、所受拖曳力越小、周围绕流速度越小、内部紊动能越小,钢筋石笼越稳定。     

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。     

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.     

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。     

深水航道整治丁坝群对鱼类生境的影响

航道整治丁坝群一定程度上改变了局部水动力条件,从而对鱼类的生境也产生了影响。依托长江12.5 m深水航道整治工程,选择仪征水道整治工程为典型河段,建立二维数值模型,分析了三种典型工况下整治丁坝群实施前后研究河段的水流特性变化,基于对鱼类生境需求的调查分析的基础上,探讨了丁坝群对鱼类产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道的影响及成因,揭示了潮汐河段航道整治丁坝群对鱼类"三场一通道"的影响规律。研究表明:丁坝群附近的复杂水流结构及近岸缓流区,为漂流性鱼类和沉黏性鱼类提供了适宜的产卵场;丁坝坝后的底层缓流及静水环境,为鱼类提供了良好的越冬场;丁坝群独特的水流结构,将河道内的浮游生物横向输移至坝后富集,为鱼类觅食提供了丰富的饵料场;丁坝群建成后世业洲右缘近岸缓流区的范围有明显扩大,为鱼卵和仔鱼的降河洄游提供了稳定的洄游通道。     

丁坝群在调整宽浅河床地形中的作用

结合长江口深水航道治理二期工程北槽中整治建筑物的布置形式，在潮汐往复流水槽中进行了丁坝群不同布置形式的概化试验，试验结果表明，在深水区的单侧丁坝群对宽浅河床地形的调整作用大于浅水区:双侧丁坝群的联合作用能调整深水区的平面位置；合理地选择治导线的放宽率，能有效地调整深槽平均水深的沿程变化．     

深水航道整治中新型结构淹没丁坝水流力特性研究

为研究新型结构淹没丁坝的水流力特性,基于有限体积法与自由液面捕捉法,通过流体计算软件Fluent建立三维数学模型对不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力特性进行研究。同时,设计了比尺为1:50的物理模型对不同坝长条件下新型结构丁坝水流力进行补充验证,数值模拟结果与试验结果符合良好。研究不仅得到了丁坝流场流速与水深的分布规律,同时分析了不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力响应规律,进而通过量纲处理分析了相对坝长与淹没度对水流力系数的响应规律,通过独立化分析的方法分别探讨了相对坝长与淹没度对丁坝水流力系数的敏感性。研究成果为新型淹没丁坝在长江南京以下12.5 m深水航道整治工程的应用提供一定的技术支撑与科学指导。     

航道整治水文情势变化对四大家鱼产卵场的影响——以荆江周天河段为例

以长江中游荆江周天河段航道整治工程为例,采用平面二维水动力数学模型,对工程修建后水流流态、水位和流速等水力因素变化进行计算分析,进而研究航道整治工程所导致的水文情势变化对河段内四大家鱼产卵场的影响。研究表明:工程实施后,产卵期水位变化约-0.01～0.01 m,流速变化约为-0.10～0.15 m/s,不会对产卵场水流流态造成大的影响;潜丁坝工程会导致局部流速以及附近河床冲淤的变化,但客观上起到了人工鱼礁的作用,为鱼类提供良好的庇护、栖息及觅食等环境,一定程度上有利于鱼卵的受精和正常孵化;工程水下沉排和抛石使得局部河床地形更为复杂,但对河床地形地貌影响范围和程度较小。     

长江中游航道整治线宽度确定方法

在对枢纽下游航道整治线宽度研究的基础上,结合长江中游的水沙特点,对影响长江中游航道整治线宽度的各因素进行分析,认为整治线宽度与河宽的比值可表示为整治前后水深比值的指数形式,并采用长江中游周天河段整治线宽度的试验结果来确定指数值,从而得出整治线宽度的计算公式。该公式应用于长江中游周天河段、窑监河段、牯牛沙河段的计算结果表明,该公式适用于三峡水库运行后长江中游浅滩航道整治线宽度的计算。     

水力插板透水丁坝水流结构随透水率的变化规律研究

为了研究水力插板透水丁坝水流结构随透水率变化的规律,采用ANSYS FLUENT 15. 0,基于RNG k-ε湍流模型,对不同透水率下透水丁坝周围的流场进行三维数值模拟。结果表明,透水丁坝坝体前后压差随透水率的增大逐渐减小,上游坝根处压强最大,坝头下游侧附近压强最小,坝根和坝头部位易发生水毁。回流强度随着透水率的增大逐渐减弱。当透水率达到40%时,回流基本消失,坝后为一个缓流区。不同透水率下水槽同一横断面处流速分布规律相似。随着离丁坝侧河岸距离的增加可划分为流速缓慢增大区、流速迅速增大区和流速稳定区。随着透水率的增大,主流区流速逐渐减小,坝后作用区流速逐渐增大。研究成果能够为透水率这一重要工程设计参数的合理选取提供参考,实际应用中推荐透水率为30%。     

感潮河段航道整治设计理论与方法探讨

通过长江下游大量航道整治研究成果的总结提炼,探讨和论述感潮河段航道整治设计理论与方法。结果表明:根据不同的径流和潮汐影响,感潮河段中可划分为常年潮流段、季节性潮流段和常年径流段3个区段;根据河型特征和滩槽格局,浅滩类型有单级分汊型、多级分汊型、水下心滩型和水下沙洲型浅滩四种。应综合考虑航道整治影响因素及外部条件,确立航道整治总体原则,梳理得出不同区段设计通航水位及其与上下游衔接,以及整治参数(整治水位和整治线宽度)的确定方法;针对各类浅滩特点,采取相应的整治思路和整治工程措施,整治建筑物包括混凝土构件混合堤和新型生态守护结构。     

长江干线宜昌至安庆段航道尺度提升可行性研究

长江干线宜昌至安庆段航道占整个长江干线航道的1/3,是推动长江上中下游地区协调发展的核心水上通道。目前,宜昌至安庆河段航道水深与上下游相比明显偏低,成为长江干线航运瓶颈。在全面研究宜昌至安庆段水运发展需求、航道尺度提升存在的问题、整治方案技术可行性、外部环境影响以及航道建设经济合理性的基础上,综合分析了宜昌至安庆河段提高水深的可行性,提出了未来该河段的航道建设思路,以为长江干线航道建设发展提供科学依据。     

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 .