長江上游丁壩沖刷機理與維護措施分析

《長江上游丁壩沖刷機理與維護措施分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。

1、2第一章緒論1．1．2丁壩的概念丁壩是航道整治中最常見的整治建筑物之一。丁壩的壩根與河岸相連接，壩頭伸向河中心，壩軸線與水流方向呈現(xiàn)正交或斜交狀態(tài)，在平面上與河岸構成丁字形。丁壩是橫向阻水的整治建筑物口1。丁壩的長度是不同的，短丁壩又稱為垛。在工程實踐中，一般以丁壩為主，垛為輔，在壩、垛之間有時還會修有護岸。丁壩壩身較長，伸入河中，挑流能力強，保護岸線長，用以調整水深和挑托水流。垛身較短，用以迎托水流，消減水勢，防止水流直接沖刷堤岸。丁壩在航道整治工程中，一般屬于枯水期航道整治建筑物，丁壩被用來束窄河槽，防止航道變向，增加航深，這樣有利于船舶在一年四季都能航行。直線型丁壩和勾頭丁壩在航道整治中

2、應用廣泛。1．1．3丁壩水毀形態(tài)類型丁壩水毀形態(tài)主要表現(xiàn)為以下幾個方面n1：①丁壩的壩頭、壩根等部位的基礎受到沖刷，使丁壩的局部或整體遭到破壞。②丁壩受到沖擊作用，壩體逐層剝落，先局部破壞，最終整體破壞；@山區(qū)航道水位隨時問變化明顯，丁壩時常會處于極為惡劣的自然環(huán)境下，時而淹沒在水中，時而暴露在空氣中，風化現(xiàn)象較為嚴重；④丁壩作為一種拋石材料建筑物，在水流和漂浮物的沖擊下，拋石塊體常以滑動和滾動的形式脫離壩體，被水流帶到下游河灘堆積；@對于山區(qū)河流丁壩，與固體顆粒常年相互摩損，尤其是處于卵石輸移帶上的丁壩，與卵石相互作用，丁壩逐漸破壞，最終導致水毀。在所有的丁壩水毀形態(tài)中，第一種尤為常見，幾乎

3、占了所有水毀丁壩的八成。而丁壩的壩頭位置、壩根位置與河岸坡相連接的位置是丁壩破壞較嚴重的部位，圖1．1、圖1．2分別為長江上游神背嘴1#丁壩壩頭損毀和小米灘下丁壩壩根水毀圖片。圖1．1神背嘴1≠≠丁壩壩頭被破壞Fig．1．1ShenBeiZui1≠≠spurdikeheadisdamaged圖1．2小米灘下丁壩壩根被破壞Fig．1．2XiaoMibeachspurdikerootisdalllaged1．1．4丁壩水力特性研究①丁壩水力學研究的問題丁壩在航道整治工程中應用廣泛，丁壩水力學特性對于丁壩的穩(wěn)定性很重要，與之相關聯(lián)的河床演變問題的研究具有十分重要的工程意義。但是在實際工程中，影響因素

4、千差萬別，要想對丁壩的理論研究有更大的進展，有一定的難度。而丁壩水力學的出現(xiàn)，奠定了一定的基礎。在丁壩水力學中主要研究的問題包括丁壩過流水面線分布、回流區(qū)范圍、丁壩附近流場和紊動場、丁壩沖刷機理、丁壩壩體及周圍的壓力場等。4第一章緒論②丁壩水力學的研究方法丁壩水力學的研究在長期的發(fā)展過程中有了很大的進展，但同時也受到了一些客觀因素的限制。隨著科學技術的發(fā)展，丁壩水力學的研究方法越來越完善?，F(xiàn)階段模型試驗和數(shù)學模型是最常用的兩種方法。目前，國內外研究者大多將模型試驗和數(shù)學模型相結合，開展航道整治工程水力學問題研究，達到邊界條件互補、結果相互印證、更好地為工程服務的目的”“。。1．2國內外概況1．

5、2．1丁壩水流結構的研究進展近些年來，丁壩水流研究取得很大的進展，觀察到了壩后回流區(qū)的長度和寬度的變化規(guī)律，探討了丁壩水流流動結構，丁壩水流的局部水流水頭損失，丁壩河床演變規(guī)律以及丁壩繞流的數(shù)值模擬等‘’州。丁壩水流結構的研究內容主要有丁壩上游來水壅起高度、回流區(qū)域長度、丁壩水流動水壓力特征、丁壩水流流態(tài)、丁壩水流水頭損失等，綜合來說就是丁壩水流流場和自由水面兩個方面?’”1。水流流過丁壩時，由于丁壩的阻擋水流和挑流作用，水流被分成兩部分，束窄的主流區(qū)(圖1．3，A區(qū))和丁壩的上游回流區(qū)和下游回流區(qū)兩個(圖1．3，B、C區(qū)1。髫——t<多(毳，圖1．3丁壩的水流結構圖Fig．1．3Pictur

6、eofthenowchartaroundspurdike第一章緒論圖1．4單壩回流區(qū)圖Fig．1．4PictureofrefluxaI℃aofsingled鋤由于丁壩的阻水作用，壩后形成一個回流區(qū)，在主流區(qū)與回流區(qū)的臨界面上，產生了速度梯度，相應地也就產生了切力，從而拉動靜水向下游流動，根據流體的連續(xù)性，靠近岸邊的靜水補充空隙，這樣就形成丁壩壩后回流區(qū)。水流中的泥沙能夠在壩后回流區(qū)域沉積下來?？梢姡沃詫影毒哂斜Ｗo作用是因為水流在壩后回流區(qū)的減速和泥沙的淤積n“。根據丁壩壩軸方向與水流方向的夾角a不同，可將丁壩分為上挑丁壩(a>90勺、正挑丁壩(a=900)和下挑丁壩(a<900)。夾

7、角a值，對丁壩水流的結構、丁壩壩后回流區(qū)的大小和壩后淤沙效果均產生不同影響，參見表1．1和圖1．5。表1．1丁壩的效果對比表1Iab．1．1Spurdikee儂斌comparisontabIea<90。(下挑丁壩)a>90。(上挑丁壩)水流漫過丁壩后，沿與壩軸線呈垂直方沿與壩軸線呈垂直的方向流向河中向流向河岸，使壩根和河岸受到沖刷，心，沿丁壩背水坡形成平軸環(huán)流，漫水_】^壩環(huán)流的底流流向壩根和河岸