阶梯形丁坝下游回流规律分析

阶梯形丁坝在航道整治中应用广泛,其回流规律与船舶通航、坝田淤积及堤岸稳定等系列问题密切相关,但目前研究很少。应用三维水流数学模型研究双级阶梯形丁坝几何尺度及来流条件对回流规律的影响,结果表明:(1)回流长度随一级丁坝相对长度ε_1及高度ψ_1、二级丁坝相对长度ε_2均呈递增变化趋势,随弗劳德数Fr呈先增大后减小的变化趋势;(2)回流宽度随ε_1,ε_2和ψ_1变化相对明显,而随Fr变化总体较小;(3)回流正、负流区宽度比沿程变化曲线总体为上凸状,负流区宽度相对较大,在靠近丁坝部位可达正流区宽度的2.5倍;(4)回流曲线形态与ε_1,ε_2和ψ_1有关,ε_1和ψ_1主要影响回流曲线长度,ε_2影响回流曲线的整体形态;(5)回流流量一般小于来流量的10%,沿程分布曲线不对称,增流区回流流量变化相对缓慢,而减流区变化相对剧烈。

非淹没复式断面丁坝区的流速分布规律

复式断面丁坝是常见的航道整治建筑物。通过室内水槽试验开展非淹没复式断面丁坝流速分布规律研究。结果表明:(1)表层合流速高速区主要出现在一级丁坝坝头下游外侧,二级丁坝长度b2对高速区流速大小及平面分布形态具有明显影响,而弗劳德数Fr只影响高速区流速大小,表层横向流速平面分布接近扇形,最大横流可达试验流速的0.45倍;(2)横断面上纵向流速高速区位于一级丁坝坝头附近,强横流区位于二级丁坝前缘,均呈带状分布,b2越大,带宽越小,高速区分布更为集中;(3)纵剖面上纵向流速最大值出现在丁坝下游靠近水面附近,其沿程位置随b2的增大而上移,横向流速呈先增大后减小的变化,最大值出现在丁坝附近靠近槽底的部位,强横流区呈枫叶型分布。研究结果可为航道整治工程设计和丁坝水毁保护等提供参考。

长江上游胡家滩航道整治数值模拟研究

长江上游胡家滩为弯曲展宽河段浅滩。探讨了胡家滩浅滩河段河床演变特征、碍航特性及滩险成因,提出了航道整治思路与方案。应用平面二维水流泥沙数学模型,采用2002—2011年的水沙序列资料,对方案整治效果进行分析。结果显示,整治后航槽流速增加且不会成为急滩,消落期航槽内泥沙冲刷加强,起冲时间提前,冲刷历时延长,航道尺度满足规划要求,航槽基本稳定,说明采用筑坝、疏浚与炸礁相结合的方法对胡家滩浅滩航道整治较为有效。

长江九龙滩河段浅滩航道整治

长江九龙滩浅滩河段有鼓鼓碛、蕉芭滩和三角碛3处碍航。在碍航成因分析的基础上,结合航道整治目标原则,提出了整治方案。应用平面二维水流泥沙数学模型探讨方案整治效果,经水流条件和典型年泥沙冲淤特性对比分析,进行方案比选与优化,形成了推荐方案。选用2002—2011年水沙序列资料,研究方案实施后长时期内的航槽泥沙冲淤规律,结果表明,方案实施后航道尺度满足要求,航槽可长期保持稳定,整治效果较为理想,达到了预期整治目标。

沙波当量粗糙度的分形特性初探

应用分形维数描述不规则沙波床面形态的复杂性,基于室内水槽定床试验资料,建立了沙波当量粗糙度的分形表达式,获得了无量纲沙波当量粗糙度与床面形态分形维数及相对波高之间的关系式,并对公式进行了分析和比较。结果表明:该公式较好地反映了沙波床面三维特征对沙波当量粗糙度的影响,可用于沙波当量粗糙度的预估研究。