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时间:2018-07-26
《丁坝设计参数对河床冲淤量的影响规律研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、丁坝设计参数对河床冲淤量的影响规律研究王振刘焕芳王燕燕摘要:天然河道中修建丁坝后,丁坝附近的流速场会出现新的变化。流速变大的区域,局部冲刷加剧,危及丁坝自身的安全;流速减小的区域,泥沙在坝后沉积,形成淤积区,可起到保护下游河岸的作用。在总结前人研究成果的基础上,通过室内动床试验,利用Sufer软件的体积计算功能,就丁坝设计参数的变化对河床的冲淤量影响规律进行了深入研究。结果表明:冲淤量均随坝长的增加而增加,但坝后淤积量增加幅度大于冲刷量增加幅度;相比正交丁坝,在其他条件不变时,随着挑角的减小,非正交丁坝的冲刷量和淤积量都有减小的趋势,且冲刷量的减小趋势远大于
2、淤积量的减小趋势。关键词:冲刷机理;水流结构;冲淤规律;铅丝笼丁坝中图法分类号:TV14文献标志码:AStudyoninfluencelawofgroindesignparametersonriverbedscouringandsiltationWANGZhen,LIUHuanfang,WANGYanyanAbstract:Onceagroinisbuiltinthenaturalriver,newchangesoftheflowvelocityfieldaroundthegroinmayappearasfollows:localscouringintens
3、ifiedinthezoneofflowvelocityincreased,endangeringthegroinsafety;whilesedimentdepositedbehindthedaminthezoneofflowvelocitydecreased,formingasedimentationarea.Onthebasisofpreviousresearchachievements,andbyusingthevolumecalculationfunctionofSufer,theinfluenceofgroindesignparametersonr
4、iverbedscouringandsiltationwasexploredaccordingtomovablebedexperiment.Thestudyresultsshowthatthescouringandsiltationincreasesasthelengthofgroinincreaseswhiletheincreasingextentofsiltationisgreaterthanthatofscouring.Moreover,underotherwiseequalconditions,thescouringandsiltationofort
5、hogonalgroindecreasewiththereductionofbucket-slipangle,andthedecreasingtendencyofscouringismuchgreaterthanthatofsiltation.Keywords:scouringmechanism;flowstructure;scouringandsiltinglaw;gabiongroin铅丝笼丁坝因具备造价低、施工快、可就地取材、生态环保等优点,在国内外河道整治工程中得到广泛的应用,但实际工程设计时往往严重依赖设计者的经验,设计难度大,不利于该类工程的推广
6、[1-3]。因此,深入研究费省效宏的铅丝石笼丁坝工程,探讨其水力特性、冲淤机理等问题,可为丁坝的设计推广提供理论依据和参考。笔者在前人研究的基础上,结合室内动床试验,分析铅丝笼透水丁坝局部冲淤特性,总结丁坝设置参数的改变对丁坝附近局部冲淤的影响规律。1试验概况动床试验在10m×10m×0.5m(长×宽×深)矩形水槽内进行,坡度为1/5000,综合糙率为0.178。在保证来流流量保持18L/s不变,佛汝德数Fr=0.4001等条件不变的前提下,选取12,16,20,24,30cm(即缩窄比0.12,0.16,0.20,0.24,0.30)五种坝长组合以及90°
7、,75°,60°,45°,30°五种挑角组合,进行单因素试验,研究坝长、挑角变化对丁坝附近河床冲淤量变化的影响规律。模型河床床面均匀铺设约10cm厚的河沙,河沙干容重为2.63g/cm3,中值粒径为0.5mm。丁坝设在距水槽入口4~7m处;试验使用清水冲刷。2冲刷过程及冲刷机理分析前人研究发现,水槽中放置铅丝笼丁坝后,丁坝附近的水流结构发生了改变,水流结构的改变势必打破原河床的冲淤平衡,促使河床再次冲刷和淤积,最终达到新的冲淤平衡。通过试验观测发现,在局部冲刷初期,由于丁坝的作用,靠近丁坝侧上游的水面被壅高形成高压区,而坝头附近则为低压区,临近坝前的水流,除
8、了靠近坝根处极少部分水流折向河岸形成坝前回流外,绝大
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