鉛絲籠丁壩群合理間距試驗研究.pdf

1、鉛絲石籠丁壩能夠在國內(nèi)外河道整治工程中得到廣泛認可,與它自身的優(yōu)點密不可分,它具有造價低廉,取材方便,施工快捷,生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點。但鉛絲石籠丁壩在實際工程設計時缺乏相關資料和理論分析,沒有可以直接應用的相關資料,只能參考實體丁壩進行,直接導致設計工作難度大,甚至水毀嚴重。設計者往往根據(jù)自己的經(jīng)驗進行,對工程的技術性、安全性和經(jīng)濟性都是很大的考驗。在整治工程中,丁壩取多大間距一直是工程十分關心的問題之一,此問題與工程效果和工程經(jīng)濟密切相關。

2、間距過大,大大降低工程整治效果,甚至不能達到工程目的;間距過小,造成工程浪費。而在過去的研究中,大都基于試驗室所得數(shù)據(jù)推導間距布置原則,實際應用到工程中時,大都偏大;而根據(jù)工程實際經(jīng)驗選擇的1-4倍間距,安全可靠,卻又很少有相關的理論和試驗依據(jù)支撐驗證。本文主要從數(shù)值模擬和試驗兩方面分析鉛絲籠透水丁壩群在工程實際應用中選擇的1-4倍間距的水流結構特征和沖淤規(guī)律,從而得出合理的丁壩間距用以指導工程實際。
　　本文實地調(diào)研新疆瑪納斯河

3、河道整治過程中采用的護岸式鉛絲籠丁壩工程,發(fā)現(xiàn)目前鉛絲籠丁壩運行中存在的安全性和經(jīng)濟性等相關問題,進一步通過數(shù)學模擬和室內(nèi)概化水槽試驗對不同間距的鉛絲籠丁壩群附近的水流結構及沖淤規(guī)律等諸多關鍵問題進行分析研究。
　　首先,通過定床試驗,采用旋漿流速儀和自制測針對水槽中水流的流速場及自由水面進行詳細的量測,對不同間距下丁壩群附近的水流流態(tài)仔細分析,發(fā)現(xiàn)壩田區(qū)在不同的間距下水流流態(tài)變化較大,本文通過物理試驗對這一情況進行了詳細的分析,

4、并與數(shù)學模擬動態(tài)演示結果相互驗證。
　　然后,選擇不同設置參數(shù)的丁壩,采用旋漿流速儀和自制測針對各工況下水流的流速場及自由水面線進行詳細的量測。發(fā)現(xiàn)隨壩長的增大,丁壩的阻水緩流作用、束窄作用、挑流作用均加強,上游靠近丁壩一側水面壅高也越明顯,過壩頭后水面降落的幅度越大,恢復主流越慢;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,上游靠近丁壩一側水面壅高減小,過壩頭后水面線降落趨于平緩,流線越平順;同時利用理論

5、分析,推導了水面雍高曲線計算公式和局部水頭損失計算公式。
　　隨后,通過清水沖刷試驗,觀察沖刷過程,分析沖刷機理,并利用Surfer軟件繪制沖刷前后河床形態(tài)圖,比較得出不同設置參數(shù)時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比分析發(fā)現(xiàn):設置壩群后,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,隨挑角的減小,沖刷量和淤積量都有減小的趨勢,且沖刷量減小的趨勢遠大于淤積量的減小趨勢。
　　最后,根據(jù)前面分析的水流結構和沖淤規(guī)律,根據(jù)減少洪水危害,主槽不淤