含水率变化对荆江河岸黏性土体力学特性的影响

河岸土体的物理及力学特性是影响崩岸过程的主要因素之一。为研究土体含水率对荆江河岸土体力学特性的影响,于2017年对荆江8个典型崩岸断面进行调查取样,采用实测资料分析、室内土工试验和理论分析相结合的方法,全面地分析了荆江河岸土体组成及力学特性;并结合2016年实测数据定量研究了含水率对荆江河岸黏性土体抗剪强度指标的影响,以及含水率变化对河岸稳定性的影响。结果表明:荆江河岸为上部黏性土、下部非黏性土的二元结构;随含水率的增大,黏聚力先增大后减小,而内摩擦角持续减小;通常黏粒含量越大,其黏聚力峰值越大;含水率与抗剪强度指标存在定量关系;河岸在枯水期稳定性较高,在涨水期较为稳定,在洪水期和退水期稳定性较差。研究结果可供河岸崩岸治理工程技术人员参考。     

基于VFSMOD模型的植被缓冲带泥沙拦截效果模拟分析

以山东省大沽河流域北岔河村段、仁兆镇拦河闸段、程家小里村段、后路家村段4处典型植被缓冲带为例,利用VFSMOD模型进行拦截泥沙效果模拟。通过VFSMOD模型,观察植被缓冲带宽度、长度、坡度、植被间距、植被糙率等参数对泥沙拦截效果的敏感性,并比较4处典型位置泥沙拦截率对5个参数的敏感程度。结果表明:泥沙拦截率与缓冲带宽度呈正相关,且带宽达到5 m之前拦截率受带宽的影响较明显;泥沙拦截率与缓冲带长度呈正相关,北岔河村、仁兆镇拦河闸、程家小里村3处缓冲带长度达到20 m后对拦沙率影响降低,后路家村处缓冲带长度对拦沙率的影响较为稳定;泥沙拦截率与植被间距呈负相关,且植被间距达到10 cm之前拦沙率受植被间距的影响较明显;泥沙拦沙率与坡度呈负相关,且坡度达到0.05之后,拦沙率基本不再受其影响;泥沙拦截率与植被糙率呈负相关,且其对拦沙率的影响较低。研究为大沽河水土流失提供了一定的方法及理论数据,并为国内相似河流提供借鉴。     

微灌用自清洗过滤器自动清洗装置结构的优化

自清洗过滤器是灌溉节水系统的关键设备,随着微灌系统自动化程度的提高,该设备对自动化程度要求也越来越高。为此,在介绍了过滤器特点及原理的基础上,提出了优化方案,即改变排污管、吸管、吸嘴的直径,调整吸管的位置和数量,具体就是按照水流方向逐渐增大排污管直径,减小吸管和吸嘴的直径,增多吸管的数量或者将吸管的位置整体向下移动。通过结构优化,提高了过滤效率,延长了过滤器整体结构的使用寿命,为今后研制和开发更加新型自清洗过滤器提供了多样性选择。     

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.     

溢流槽对沉沙池溢流堰长度的影响分析研究

通过在沉沙池溢流堰区加设溢流槽对传统沉沙池进行了改进,以增加沉沙池溢流堰有效长度,降低出池水流含沙量;在模型试验基础上,分析了溢流槽对溢流堰长度的影响关系,得出了溢流槽长度与溢流堰水头之间的定量关系式,经实测资料验证,该关系式实测值和计算值符合较好,可以用于实际工程溢流槽的设计;为了验证理论分析和模型试验结果,开展了传统沉沙池和改进后沉沙池泥沙沉降的原型对比观测试验,结果表明:在沉沙池溢流堰区加设溢流槽后,沉沙池末端淤积泥沙中细颗粒所占比重大于传统沉沙池,同时末端水流含沙量明显小于传统沉沙池,充分说明溢流槽对提高沉沙池泥沙沉降效果的作用.     

沉沙池水流流场分布均匀化改进研究

为了使沉沙池水流流场分布更加均匀,可在沉沙池的首端位置加设调流板。分析了调流板调节水流的机理,并通过模型试验进行了验证,结果表明,加设调流板是使沉沙池流场分布均匀化的一种既简单又有效的工程措施。提出了调流板孔洞的布置原则:沿垂向底部孔径应该大一些,表面孔径应该小一些;沿横向中间孔径应该小一些,两侧孔径应该大一些。     

下荆江典型河段芦苇根系特性及其对二元结构河岸稳定的影响

植被根系能有效加强河岸土体的抗冲蚀能力,从而影响河岸的稳定性。针对下荆江天子一号典型崩岸河段,调查了典型植被(芦苇)的覆盖情况。通过现场取样及室内试验,分析了芦苇根系的垂向分布、根系的抗拉强度及根-土复合体的抗剪强度。基于试验结果,定量分析了芦苇根系及植株重量对上层黏土、下层中细沙的二元结构河岸绕轴崩塌及剪切崩塌的影响。研究表明:研究区域内芦苇根系分布较浅,平均直径约为0.55 mm,根系的抗拉强度多介于13.0～175.0 MPa,且随着直径的增加而减小,两者存在幂函数关系;根-土复合体的黏聚力较素土有显著的增加;随着芦苇根系的增多,河岸根-土复合体的平均抗拉强度逐渐增加,河岸土体发生绕轴及剪切崩塌的临界悬空宽度均有所增大,河岸稳定性增强;芦苇自身重量对河岸稳定性的影响不明显。     

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.     

一种新型平流式沉砂池的设计

通过在沉砂池的进水处加调流墙、在溢流堰上沿水流方向设溢流槽、对排砂装置进行改进以及设置辅助冲砂设施三个方面对传统平流式沉砂池进行了改进,设计提出了一种新型平流式沉砂池,可以大大提高沉砂池的沉淀效率,特别是对细颗粒泥砂的沉淀具有很好的效果。     

新型翻板网式过滤器排污性能试验研究

网式过滤器排污性能决定着过滤器排污过程的耗水量以及下一个工作周期的工作效率,对网式过滤器的排污性能分析,发现排污流量和进水含沙量是其重要的影响因素。为探究网式过滤器的排污效果,本次试验重点展开一种新型翻板网式过滤器的排污洁净度、排污时间、排污流量和进水含沙量等关系的探究,结果表明：在最佳预设压差下,排污流量是翻板网式过滤器的核心影响因素,随着排污流量增加,排污时间减少,排污洁净度增大,排污效果显著。同时,根据质量守恒定律,建立了排污时间与排污流量以及排污洁净度与排污流量的数学模型,根据试验结果进行计算,结果表明：拟合计算结果与试验结果的拟合相关系数r可达到0.98以上。为保证过滤器在低排污耗水量情况下达到高效排污效果,建议实际工作将排污流量设为180 m³/h,排污时间为50 s,可使排污洁净度达到98%。