Effect of Waterscape Structures on Nitrogen and Phosphorus Removal Efficiency in Revetment Wetland System

The effect of aeration and waterscape structures reaeration system on nitrogen and phosphorus removal efficiency in revetment wetlands was studied by laboratory simulation. The results showed that the removal efficiency of TN, TP in tranquil flow waterscape was 61% and 72%; aeration and waterscape structure system promoted nitrogen and phosphorus removal efficiency in revetment wetland through increasing the DO content in the water, compared with system without artificial oxygen, the removal efficiency of TP in waterscape structures increased by 11. 6%-19. 1%, and that of TN increased by 10.5%-16. 1%; meanwhile, disturbance brought by the waterscape structure systems enhanced the adsorption of TP and flocculation effect; in addition, nitrification was confirmed as the main control step of TN removal in revetment wetland system.

岛礁护岸结构裂缝缺陷内脉动压强特征试验研究

波浪作用下珊瑚礁礁坪上会产生高速波生流,在高速水流的冲击下岛礁护岸结构易发生破坏、失稳.因此,开展了珊瑚礁礁坪上波生流与有裂缝缺陷护岸结构相互作用的物理模型试验,对裂缝内脉动压强的频谱密度、特征值分布、强度分布等特征进行了研究和分析,揭示了护岸结构裂缝缺陷内脉动压强的变化规律.研究表明,礁坪上护岸结构裂缝缺陷特征位置处脉动压强的主频值与入射波频率对应.护岸结构上、下部沉箱间的裂缝入口处脉动压强分布较为平稳,沿裂缝缺陷逐渐延伸分布的各测点脉动压强脉动剧烈程度提升,且复杂湍流在裂缝缺陷内发生扩散且于垂直方向摆动幅度提升.同时,湍流的脉动作用在裂缝缺陷内形成的负压持续增大,导致中间位置脉动压强均方根值突增,突变数值约为入口附近7倍.当礁坪长度分别取1 m、2 m和3 m时,裂缝缺陷内中间位置处脉动压强系数分别约为入口处的1.59倍、1.49倍和1.46倍.裂缝缺陷内沿程各测点位置处的脉动压强系数对于大坡度礁前斜坡更为敏感,且礁前斜坡率越大,脉动压强系数越大.存在1个临界坡度,当礁前斜坡率大于临界坡度且礁上相对淹没度位于0.61~1.04时,脉动压强系数值下降约34%;当礁前斜坡率小于临界坡度时,脉动压强系数沿程分布与礁前斜坡率之间相关性较弱.

软体排沉排水流结构与排体动力特性数值模拟

针对软体排沉排施工时容易出现撕排和断排的问题,本文基于k-ωSST湍流模型,采用分区耦合算法对顺水沉排过程进行双向流固耦合模拟。分析了不同水流条件下绕流流场、涡流结构与排体动力特性,并结合室内水槽试验验证模型计算精度。结果表明:水流流经排体后发生流动分离,导致沿排宽中轴线形成对称的回流区。排体迎水面流速随水深增加呈指数型递增,排体后方高速尾流带的最大流速相较平均流速可增大40%~50%。当雷诺数增加,主体涡流结构由靠近床面侧逐步向水面处发展。此外,排体所受应力沿横向呈条带状分布,峰值集中于排体与翻板交界处及排头梁附近。研究结果可为完善排体结构设计、改进沉排施工工艺提供理论指导。

新型生态航道护岸消波结构研究

针对目前航道护岸结构存在的问题,提出了一种新型直立式生态航道护岸消波结构,该结构可有效减弱水流和船形波对岸边植物的冲刷,并保持水生植物区与行洪通航区的水体连通和生物通行,构建河滨带自然生境,改善航道生态系统。通过对平板格栅型、平直孔洞型、圆柱格栅型3种直立墙体消波构造形式开展试验研究,结果表明:平直孔洞型、平板格栅型和圆柱格栅型消波结构透射系数范围分别为0.15~0.40、0.40~0.60、0.40~0.80,消波能力平直孔洞型>平板格栅型>圆柱格栅型。新型直立式生态航道护岸消波结构可为航道护岸设计提供参考依据。

水利堤防工程护岸结构优化设计分析

堤防工程作为水利建设的重要内容,能够发挥河道疏导、水资源利用等关键作用。堤防护岸在外界环境影响下极易出现不同类型病害,导致堤防护岸结构出现不同程度的损伤。开展堤防护岸结构优化设计是流域水利工程可持续发展的基本要求。文章依托山东省内某干流堤防工程进行护岸结构的方案设计,并采用ABAQUS对优化结构进行冰荷载作用下不同设计参数的力学响应评估,结果表明,护岸结构地下连续墙内力、位移随墙身嵌固深度的增加而增大,墙后土压力随嵌固深度增大不产生变化,峰值为60 kPa左右。

树根桩顶驱跟管钻进劈裂注浆成桩工艺在护岸及高边坡工程中的应用

码头护岸、堤防及高边坡的加固工程,常规采用较多的是高压旋喷桩和水泥搅拌桩施工工艺,高压旋喷桩和水泥搅拌桩施工工艺成熟,加固效果良好,但是施工过程中会对周边土体产生压力,造成土体挤压膨胀,尤其在高边坡和护岸加固过程中,受地势影响,施工中对周围土体产生的压力不均匀,边坡一侧的土体挤压效应更加明显,对于边坡上的构筑物造成挤压破坏,严重时会推动边坡侧土体产生滑移,造成安全质量事故;因此,在实施具有正常使用构筑物的码头护岸、堤防和高边坡加固工程中,需要采取压力更小、有利于边坡构筑物保护的加固方案和施工工艺,微型树根桩采用全套管跟管钻进成孔,注浆时采用螺栓式封孔工艺对注浆管口进行有效封堵,分别进行一次常压注浆和二次高压劈裂注浆,有效减少了对于周边土体的施工压力,可较好地解决护岸、堤防及高边坡工程加固中构筑物的保护问题,在类似的工程环境下,具有广泛的借鉴意义。

装配式空箱生态护岸在高流速河道防护工程中的应用

针对传统生态护岸抵抗高流速洪水冲刷能力较差的现状,提出装配式空箱生态护岸这一在水利工程领域尚未应用的新形式。通过抗冲刷稳定计算确定抗冲尺寸要求,并对不同形式的构件尺寸、生态效果等进行比选,结果表明:装配式空箱护岸形式在高流速生态型河道治理中优势明显,既能满足抗冲流速要求,又兼具生态效果。结合朝阳市十家子河城区段综合治理工程,对装配式空箱护岸方案进行比选,最终确定生态景观效果更好的阶梯式方块结构,并对其进行设计。装配式空箱生态护岸形式值得在水利工程领域推广,可为高流速生态型河道的治理方案研究提供新的方向。

基于流固耦合的河道土质岸坡护岸结构优化数值分析

护岸结构可以减小水流冲刷等作用对土质岸坡产生的崩岸破坏,但这类结构的设置将对既有岸坡的渗流、变形等过程产生不可忽视的影响。以新孟河延伸拓浚工程为原型,采用流固耦合有限元方法,分析了边坡在设置了以黏土包坡为主体的防护结构时岸坡渗流特征及长期稳定性。计算结果表明,高地下水位地区选择弱透水结构的护岸形式时,护岸结构附近易产生"侧向绕渗"作用,在低河道水位工况下有产生渗透破坏的风险;同时,因局部渗透力增加而导致边坡稳定系数下降。针对黏土包坡护岸结构的不利因素,通过数值计算对黏土包坡护岸结构进行了优化。在黏土包坡护岸结构中增设袋装碎石护脚,可以有效降低黏土包坡层内流速及坡面局部渗透力;在黏土包坡护岸结构中设置坡面横向排水管,能提升岸坡的长期稳定性。

中小河流生态护岸技术发展趋势与热点问题

目前我国河流整治工程中过度硬化现象仍较普遍,亟需开发和应用兼具生态保护、资源可持续利用以及符合工程安全需求的生态护岸技术。生态护岸不仅具有传统护岸的行洪、排涝以及水土保持等功能,而且还融入了城市景观、文化和生态等内容,以实现人与自然的和谐共处。结合生态护岸的基本定义,总结了国内外在中小河流生态护岸研究方面的进展及其不足之处,阐述了生态护岸构建技术,指出生态岸坡构建应与传统护坡技术结合、与土工合成材料结合,同时注重新型植被生长基质研发和施工方式的创新。针对现阶段生态护岸技术在破坏机理与耐久性、生态恢复效果定量评价等方面的不足之处,文中提出了若干生态护岸建设中亟需攻克的共性关键技术问题,并展望了未来的主要研究方向。

爆炸荷载作用下岩石介质中大跨度被覆结构动力响应分析

为研究大跨度洞库围岩内常规武器爆炸作用下复合式混凝土拱形被覆的动力响应,利用LS-DYNA有限元程序计算了不同跨度D和厚度h的拱壳结构在不同爆距H及爆炸偏角α爆炸工况下的结构位移与结构内力时程。结果表明:大跨度拱壳结构动力响应是结构尺寸效应与空间爆炸综合作用效应的结果。同一爆距下,结构上各点的振动周期和动位移峰值随着结构跨度的增大而增大,随结构厚度的增大而减小;同一跨度结构,结构上各点动力响应峰值随爆距加大呈现先增大后迅速衰减的趋势。当爆心位于结构正上方结构跨度D为24 m且爆距H为4.5 m时,位移及内力峰值达到最大。综合分析各因素影响,给出大跨度被覆结构动力响应峰值的拟合计算公式。

扭王字块体护面斜坡堤越浪量试验研究

针对现行规范中缺少扭王字块体护面斜坡堤越浪量的计算方法,考虑波陡、相对水深、相对堤顶超高、相对坡肩宽度、相对胸墙高度和相对块体尺寸等影响因素,通过波浪水槽物模试验,运用多元回归方法,给出了扭王字块体斜坡堤越浪量中护面结构影响系数和平均越浪量的计算公式。与试验值和其它计算公式进行了验证对比,结果基本吻合,具有一致性的规律。研究成果丰富了规范内容,对斜坡堤工程设计具有重要参考意义。

复合生物砖护岸结构在河流治理中的应用研究

随着人们对传统治水的反思及河道生态环境修复工作开展,河道治理中的生态治理技术逐渐得到发展。结合深圳市葵涌河生态修复工程,基于室内物理模型试验及现场中试试验,就一种典型的复合生物砖护岸结构的抗冲刷能力及生态景观效果进行了总结。利用有压管道产生高速水流,建立了护岸结构冲刷物理模型试验,对复合生物砖护岸结构单元的原体冲刷表明,浸泡12 h冲刷12 h后,生物砖结构不会被完全破坏,形成不超过5.5 cm冲刷坑,抗冲性能良好。复合生物砖护岸结构在深圳市葵涌河现场试验表明营养土可以提高植被的成活率及根系密度。狗牙根草在生长3个月后可以覆盖复合生物砖护岸结构的水泥砖部分并形成良好的景观视觉效果。

三峡库区古夫河兴山县县城段生境修复研究

受兴山县新县城建设和古夫河上游水库运行等因素影响,古夫河兴山县县城段河道生境条件遭受破坏,出现河道自然水文过程消失、河道自然几何形态消失、河岸带生态功能退化、城市河道功能弱化等问题。在分析适用于该河段河道生境修复方法的基础上,拟定了河道生境修复的设计原则,提出了河道岸坡生境修复、河道横断面和纵断面形态修复等生境修复方案,可为相关决策部门提供参考。

黑龙江干流护岸工程护脚结构形式探讨

护脚在平顺式护岸工程中起着至关重要的作用 ,如果护脚形式不合理、结构不够坚固 ,将直接影响到整个护岸的安全运用。护脚包括固脚、护底两部分 ,在黑龙江干流护岸工程当中多选择干砌块石、抛石、土工织物软体沉排、柳条沉排等材料做固脚和护底 ,固脚多采用干砌块石、铅丝笼等基槽固脚形式 ,护底则多用抛石、土工织物软体沉排。

GABION柔性护岸材料特性分析及应用

GABION(格宾)柔性护岸是19世纪80年代在美国、意大利、荷兰等欧美国家发展形成的一种新型的护岸结构形式,它具有整体性强、透水性好、经久耐用、易于维护、经济环保且利于植被生长等特点,非常适合于河道、航道的护岸护坡工程,也可以用于河流生态修复。该文系统地介绍了格宾柔性材料的结构组成、分类,并对其护岸结构进行了特性分析和归纳总结,并介绍了工程应用实例。

斜坡式护岸结构优化设计

相对于传统的斜坡式护岸结构形式,优化的倒L型胸墙窄体护岸结构可以减少工程量,进而大幅降低工程造价。提供了两个案例,在波浪力和越浪量方面进行了计算和分析对比,同时经物理模型试验证明,优化方案在结构安全等方面都可以满足规范和使用要求,供类似工程参考。

岛屿地形下的核电厂护岸防洪设计研究

对国内第一个岛屿地形下核电厂的护岸防洪设计进行了研究,提出直立式护岸结构方案以满足核电厂防洪和避让毗邻海岛的要求。在波浪数值模拟计算结果基础上,开展了波浪整体物理模型试验、波浪局部整体物理模型试验和波浪断面物理模型试验,对护岸的越浪量和结构稳定性进行了优化验证。研究结果表明,岛屿地形下,波浪破碎和波能集中导致护岸堤身坡脚处波高增大,须加高挡浪墙和优化挡浪墙结构型式;在相同的越浪量标准下,采用直立堤结构相对斜坡堤结构对应的护岸挡浪墙的高程须明显加高;利用部分海岛地形斜坡高地作为厂区护岸一部分时,原状海岛地形斜坡高地处的波浪爬高效应明显,须加高邻近护岸挡浪墙的高程。

钢板桩护岸结构数值模拟分析

采用有限元计算软件ABAQUS对钢板桩航道护岸结构进行数值模拟分析与研究.通过大量的数值计算与分析,研究悬臂式钢板桩护岸结构不同插入比下岸坡土体的塑性变形以及桩的位移与内力,得出悬臂式钢板桩的最优插入比为1.05～1.27.在此基础上研究锚杆对悬臂式钢板桩护岸的加固效果,通过增设锚杆可改善护岸结构的变形与内力、约束岸坡土体的变形,并起到减小桩长的效果.在确定插入比的情况下研究锚杆位置与倾角对护岸的影响,通过对比岸坡土体塑性变形与结构的位移得出锚杆的最佳锚固位置为距离桩顶1.5 ～2 m,锚杆倾角对于钢板桩护岸结构的影响较小.

新型组合桩墙防渗护岸结构的研究与应用

结合新加坡海事博物馆工程,介绍一种结构性能稳定、防渗止水能力强、节约占地空间的新型组合桩墙防渗护岸结构;其适用于建(构)筑物需要建造在紧邻护岸结构的填海陆地上的工程,并具有技术、经济、施工可行性的综合优势。此种护岸结构形式尚未纳入国内相关行业的技术标准和规范中,随着国内外大量工程的应用,此项技术将有良好的推广应用前景。

预应力锚杆无底扶壁结构构造设计

预应力锚杆无底扶壁结构是重庆市南岸滨江路护岸工程中首次提出并得到良好应用的一种新型结构。该结构主要由立板、肋板和防滑齿墩及预应力锚杆体系等组成,其结构构造简单,受力明确,施工方便,工程造价较低,是一种适用于岩石地基,尤其适合于岸坡地形陡峭、不能进行大面积开挖(或进行大面积开挖不经济)地段的良好新型护岸结构。文章详细介绍了该结构的构造设计特点和设计基本要求。