【毕业论文】【毕业设计】游荡性河段新型整治工程局部冲刷模型设计.pdf

《【毕业论文】【毕业设计】游荡性河段新型整治工程局部冲刷模型设计.pdf》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、泥沙研究2010年10月JournalofSedimentResearch第5期游荡性河段新型整治工程局部冲刷模型设计孙东坡，张菲菲，王鹏涛，耿明全，陈永豪(1．华北水利水电学院，河南郑州450011；2．河南黄河河务局，河南郑州4500033．河南华禹黄河工程局，河南新乡453003)摘要：根据黄河下游河道特性分析，统计了河湾平面、断面几何参数，确定了典型游荡型河弯；根据黄河下游洪水特性分析，确定了四种典型水流条件与槽滩分流比。为研究新型板桩潜坝导流功效与局部冲刷问题，进行了针对性的动床模型设计。分析确定了满足水流泥沙运动相似与河床变形相似的控制比尺，选

2、择的模型沙及其粒径能够满足起动相似条件。模型设计采用了槽滩分流的进流控制模式、滩地加糙模式，同时采用VDMS流场实时监测系统进行流态与导流效果的观测，以便正确模拟研究河段特点及新型整治工程作用。关键词：游荡性河段；板桩潜坝；典型河湾；模型设计；VDMS系统中图分类号：TVI47文献标识码：A文章编号：0468．155x(2010)050666引言小浪底水库运用后，黄河下游主槽冲刷下切，二级悬河不利局面有所改善。目前黄河下游河道在2．0～2．5km规划排洪河宽的河槽内，小量级洪水依然游荡不定，引起一些河段畸形河势发育，主流得不到控制。一旦发生大洪水，泄洪不畅

3、，水位偏高，横河、滚河的机遇加大，可能严重威胁下游堤防的安全。从黄河下游游荡性河道治理与开发的长远目的出发，需要在不影响滩槽水沙交换和保证大中洪水安全排泄的条件下，合理布设小水河弯控制工程。一些治河工作者提出采用板桩潜坝等新型整治工程措施，希望可与现有河道整治工程配套使用，同时能有效约束大、中、小洪水均能走主槽的要求。这些工程措施的布置形式、导流效果与局部冲刷状况目前还不甚清楚，能否满足游荡性河段稳定河势、安全排洪的要求，是有必要进行专门的局部冲刷模型试验研究⋯。鉴于游荡性河道整治工程局部冲刷问题很难在整体模型中得到准确反映，应该选取典型河段进行合理概化，

4、通过局部概化模型试验，研究探讨新型板桩潜坝的导流效果与局部冲刷问题。1概化典型河段特性分析1．1黄河下游来水来沙条件黄河下游花园口至高村是典型的游荡型河段。分析花园口站1949年以来实测资料表明，洪峰流量大于10000m。／s以上的洪水共有10次，洪峰含沙量一般在60～140kg／m之间。最大洪水为1958年，洪峰流量22300m／s，1982年洪水的洪峰流量15300m／s，此后下游未出现超过10000m／s的洪水。1996年花园口站出现7860m／s的洪水，由于前期河道大量淤积，造成洪水水位异常抬高，下游主要水文站大都出现历史最高洪水位，多年没有上水的

5、高滩都漫滩进水。近年来下游河道主要是小水，长期流量在800m／s左右，小浪底水库运用使黄河下游河道出现沿程冲刷，平滩流量又恢复到4000m／s左右。收稿日期：2008．12-04基金项目：水利部公益性行业科研专项(编号：200701047，200701020)；国家自然科学基金项目(编号：51079055)作者简介：孙东坡(1958一)，男，教授，主要从事河流动力学研究。661．2研究河段的洪水特性分析根据黄河下游河道来水来沙特性，这里主要选取四种典型流量级进行研究：小水深槽流量800m／s，平滩流量4O00m／s，中型洪水流量8O00m／s，大型洪水流量

6、15000in／s。黄河下游洪水有“小水走弯，大水趋直”的传播特性，根据实测洪水河势图资料分析，4O00m／s级以下主流流向与深槽轴线基本一致，8000m／s级以上大中型洪水主流流向与深槽轴线夹角一般在30。～45。之间。分析漫滩洪水的槽滩分流比，对确定整治工程附近的单宽流量十分重要。不同量级洪水的槽滩分流比也是变化的，历史洪水的实测资料与二维洪水数值模拟计算成果，见表1。分析表明，槽滩的分流比一般随流量增大而增大的，而主槽分流比一般是随流量增大而减小的。1993年洪水一般维持在0．95～0．81之间，6O00m／s型洪水一般维持在0．94～0．80之间，

7、1996年洪水一般维持在0．94～0．76之间，1982年洪水一般维持在0．89～0．72之问，1958年洪水一般维持在0．91～0．68之间。不同条件洪水主槽的分流比平均维持在0．88～0．70之间，考虑花园口一高村河段主槽过流和滩地过流特点，结合资料分析确定出概化河段槽滩分流比为0．76。表1五种典型洪水槽滩过流量统计(参考二维数值模拟成果)Table1Characteristicsoffivetypicalflooddischarges1．3典型河段选择对黄河下游花园口至高村问游荡型河段特性及整治工程状况进行系统分析，有关数据见表1、表2，选择九堡滩

8、弯道为典型河段，河道平面形态见图1。该河段具有典型的游荡型特征，河