桥墩防冲板结构控制因素及其优化研究

针对桥墩局部防冲刷问题,从减小冲坑深度和减弱墩前近底垂向流速角度出发,在实验室建立桥墩防冲板模型,利用多轮正交试验、方差分析及极差分析防冲板3个控制因素的主次关系,并确立防冲板结构的最佳组合形式。结果表明,防冲板长半轴长度和安装位置均为重要的影响因素,安装位置的影响作用略大于长半轴长度,但防冲板短半轴长度对桥墩防冲影响甚微,进而获得桥墩防冲板模型的最佳结构形式为H1A3B1,即安装位置为0.2h(h为水深)、防冲板长半轴长度为2r(r为模型桥墩半径)、短半轴长度为1.4r。

不同流量下环翼型防冲板结构优化试验

为了研究不同流量条件下桥墩局部冲刷问题,在单片挡板基础上,增加防冲板数量形成了多级防冲结构。利用多元统计方法对防冲效果进行了主成分分析,认为最大冲坑深度最能体现试验效果,并以最大冲坑深度为指标进行试验分析。试验结果表明:在流量为75 m3/h时,增加防冲板数量并不能有效提升防冲效果;当流量增加到115 m3/h时,通过增加防冲板数量可在一定程度上提高桥墩的防冲能力,并且防冲效果随着防冲板间距的减小而增强,同时随着防冲板外径的增大而增强。但三级防冲板与二级防冲板防冲效果非常相近,第三级挡板对试验的结果影响甚微。因此,试验分析认为,在考虑不同流量条件下,环翼型防冲板最优防冲结构为两片防冲板,且防冲板外径为180 mm,间距取值为15 mm。

环翼式桥墩防冲板类型优选试验研究

为选出最有效的桥墩防冲板类型,通过用椭圆标准方程对防冲板形状进行控制,优选出20个整幅和20个半幅2种类型防冲板,再以最大冲坑深度、三维流速变化和三维紊动变化为试验指标,定量分析整幅和半幅2种类型防冲板的防冲效果,并优选出最佳防冲板类型。试验结果表明:整幅和半幅防冲板防冲刷作用明显比无防冲板工况好,且当防冲板长、短半轴都等于2R时,整幅和半幅防冲板冲坑深度减小率最大,分别为51.6%和57.9%;加上整幅或半幅防冲板后,桥墩周围的纵向和垂向流速分布受到明显影响,且在半幅工况下墩前河床近底流速(防冲板以下)要比整幅工况小;在整幅和半幅防冲板以下部分,纵向和垂向紊动强度变化较大,而横向紊动强度没有发生大幅度变化,相同水深处整幅防冲板工况下的纵向紊动强度比半幅的大,由此得出半幅防冲板更利于桥墩防冲刷的结论。

多级水沙分离装置不同斜板间距分沙效果试验

针对黄河内蒙古段河水高含沙问题,通过改变多级斜板水沙分离装置中的斜板间距,探讨了不同流量、不同浓度浑水下斜板间距对泥沙分离率的影响。结果表明:第一级和第二级分沙装置中斜板间距越小,水沙分离效果越好;第三级分离装置的斜板间距减小到2 mm时,其对提高水沙分离率的影响不明显,而且会导致泥沙淤积,不利于排沙。同时分析了不同流量下斜板间距对排沙孔分离出的泥沙中值粒径的影响,结果表明:在同一流量下,排沙孔泥沙颗粒粒径随斜板间距的增大而增大。

钢坝闸在沁河河道治理工程中的应用

沁河重点段河道治理工程(长治段)金属结构设备安装是一项非常重要的施工内容。钢坝闸首次用于沁河治理工程,文章详细总结了钢坝闸安装方案的具体实施过程以及安装中存在的技术难点,为钢坝闸用于河道治理工程提供了值得借鉴的工程经验。

基于RSEE系统的长治市某县水资源承载力协调度分析

通过建立“水资源-社会-经济-环境”的RSEE系统协调度模型对长治市某县水资源的协调度进行分析,为区域协调发展提供理论依据。结果表明,2013—2017年全县资源环境难以承载社会经济发展,已经影响了整体协调发展;规划年2025年、2030年协调度逐渐升高。全面推进节水型社会建设,大力提高水资源利用效率,有利于推动水资源保护长期健康可持续发展。

长治市水资源利用的时空变化特征研究

基于2013—2017年的长治市水资源数据,对水资源利用的时空变化特征进行分析。结果表明:随着时间的变化,水资源总量的减少幅度大于用水总量的减少幅度,水资源供需矛盾日益突出;在用水结构中农业用水占比最高,年际间用水结构呈“三增一降”的形态;沁源县水资源利用相对变化率最大,潞城区的水资源利用相对变化率最小。研究结果对于分析长治市水资源开发利用提供参考。