鉛絲籠丁壩群合理間距試驗(yàn)研究.pdf

1、鉛絲石籠丁壩能夠在國(guó)內(nèi)外河道整治工程中得到廣泛認(rèn)可,與它自身的優(yōu)點(diǎn)密不可分,它具有造價(jià)低廉,取材方便,施工快捷,生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。但鉛絲石籠丁壩在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)缺乏相關(guān)資料和理論分析,沒(méi)有可以直接應(yīng)用的相關(guān)資料,只能參考實(shí)體丁壩進(jìn)行,直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)工作難度大,甚至水毀嚴(yán)重。設(shè)計(jì)者往往根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行,對(duì)工程的技術(shù)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性都是很大的考驗(yàn)。在整治工程中,丁壩取多大間距一直是工程十分關(guān)心的問(wèn)題之一,此問(wèn)題與工程效果和工程經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。

2、間距過(guò)大,大大降低工程整治效果,甚至不能達(dá)到工程目的;間距過(guò)小,造成工程浪費(fèi)。而在過(guò)去的研究中,大都基于試驗(yàn)室所得數(shù)據(jù)推導(dǎo)間距布置原則,實(shí)際應(yīng)用到工程中時(shí),大都偏大;而根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選擇的1-4倍間距,安全可靠,卻又很少有相關(guān)的理論和試驗(yàn)依據(jù)支撐驗(yàn)證。本文主要從數(shù)值模擬和試驗(yàn)兩方面分析鉛絲籠透水丁壩群在工程實(shí)際應(yīng)用中選擇的1-4倍間距的水流結(jié)構(gòu)特征和沖淤規(guī)律,從而得出合理的丁壩間距用以指導(dǎo)工程實(shí)際。
　　本文實(shí)地調(diào)研新疆瑪納斯河

3、河道整治過(guò)程中采用的護(hù)岸式鉛絲籠丁壩工程,發(fā)現(xiàn)目前鉛絲籠丁壩運(yùn)行中存在的安全性和經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)問(wèn)題,進(jìn)一步通過(guò)數(shù)學(xué)模擬和室內(nèi)概化水槽試驗(yàn)對(duì)不同間距的鉛絲籠丁壩群附近的水流結(jié)構(gòu)及沖淤規(guī)律等諸多關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析研究。
　　首先,通過(guò)定床試驗(yàn),采用旋漿流速儀和自制測(cè)針對(duì)水槽中水流的流速場(chǎng)及自由水面進(jìn)行詳細(xì)的量測(cè),對(duì)不同間距下丁壩群附近的水流流態(tài)仔細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)壩田區(qū)在不同的間距下水流流態(tài)變化較大,本文通過(guò)物理試驗(yàn)對(duì)這一情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析,

4、并與數(shù)學(xué)模擬動(dòng)態(tài)演示結(jié)果相互驗(yàn)證。
　　然后,選擇不同設(shè)置參數(shù)的丁壩,采用旋漿流速儀和自制測(cè)針對(duì)各工況下水流的流速場(chǎng)及自由水面線(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的量測(cè)。發(fā)現(xiàn)隨壩長(zhǎng)的增大,丁壩的阻水緩流作用、束窄作用、挑流作用均加強(qiáng),上游靠近丁壩一側(cè)水面壅高也越明顯,過(guò)壩頭后水面降落的幅度越大,恢復(fù)主流越慢;與正交丁壩相比,隨挑角的減小,丁壩的挑流阻水作用減緩,送溜效果加強(qiáng),上游靠近丁壩一側(cè)水面壅高減小,過(guò)壩頭后水面線(xiàn)降落趨于平緩,流線(xiàn)越平順;同時(shí)利用理論

5、分析,推導(dǎo)了水面雍高曲線(xiàn)計(jì)算公式和局部水頭損失計(jì)算公式。
　　隨后,通過(guò)清水沖刷試驗(yàn),觀察沖刷過(guò)程,分析沖刷機(jī)理,并利用Surfer軟件繪制沖刷前后河床形態(tài)圖,比較得出不同設(shè)置參數(shù)時(shí)丁壩附近沖淤變化規(guī)律的影響。而單丁壩和壩群局部沖淤效果對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):設(shè)置壩群后,第一座丁壩的橫向沖槽、縱向沖槽都與單丁壩沖刷類(lèi)似,但第二座丁壩和第三座丁壩的沖刷與第一座丁壩的沖刷情況相差較大,第二座丁壩的壩頭沖刷最小,第三座丁壩沖刷遠(yuǎn)小于第一座丁壩,但

6、略大于第二座丁壩,利用量綱分析的方法推導(dǎo)了三丁壩壩群在不同間距情況下,各自的埋深公式。
　　接著,利用 surfer軟件計(jì)算不同間距情況下丁壩群作用后主槽區(qū)和壩田區(qū)的沖淤量,發(fā)現(xiàn)隨壩長(zhǎng)的增加,沖刷量和淤積量都增加,但淤積量總是小于沖刷量;相比正交丁壩,在其他條件不變時(shí),隨挑角的減小,沖刷量和淤積量都有減小的趨勢(shì),且沖刷量減小的趨勢(shì)遠(yuǎn)大于淤積量的減小趨勢(shì)。
　　最后,根據(jù)前面分析的水流結(jié)構(gòu)和沖淤規(guī)律,根據(jù)減少洪水危害,主槽不淤