澜沧江丁坝局部冲刷试验及其防护研究

摘要

丁坝是河道整治及护岸工程中一种重要的工程措施,在国内外许多河流的航道整治工程中被广泛采用。但是随着时间的流逝,由于受动力、结构、人类活动及维护管理等因子的影响,丁坝经常出现毁坏的现象。近年来对丁坝毁坏问题进行了定量性的研究并取得了一定的成果但并不成熟,而且大部分学者都是采用水槽试验来研究的,得出来的结果适用性和推广性并不强,而澜沧江作为云南省和中国西南地区与东南亚国家发展边境贸易最重要的水上通道之一,对其上丁坝局部破坏的研究更是少之又少。因此,通过本文研究,不仅可以了解澜沧江丁坝局部冲刷机理,也为山区河流航道整治方面的工作提供支持,同时也有利于我国航运事业的发展。
　　 本文以水槽模型试验和平面二维水流数值模拟为主要手段,对澜沧江上丁坝局部冲刷机理、冲刷深度及防护问题进行了研究,主要研究内容如下:
　　 1)基于澜沧江曼厅水道的原型资料,结合试验条件,确定了试验比尺为1:100,设计建立了丁坝水槽概化模型试验。
　　 2)通过定床模型试验,研究了布置丁坝后的水面形态和流场变化,着重讨论了不同挑角和不同尾水水深情况下丁坝附近流场和坝后回流长度的变化。
　　 3)采用平面二维水流数学模型对丁坝附近的水流结构进行了模拟验证,并通过多组次的数模计算,经综合比选,选取了代表性典型工况以供物模的进一步试验。
　　 4)通过丁坝局部冲刷试验,初步探讨了丁坝的冲刷机理和丁坝冲刷坑的形成过程。通过分析最大冲刷深度与来流条件、丁坝尺度、泥沙级配等的关系,采用量纲分析法和多元回归法建立了丁坝坝头最大冲深公式,并利用原型实测资料对冲刷深度计算公式进行了修正和验证,结果表明计算值与实测值吻合良好。
　　 5)对山区河道中丁坝的破坏形态进行了总结,从水流泥沙动力、丁坝自身结构和人为因素三个方面分析了丁坝破坏的原因,并针对丁坝坝头局部毁坏的特点,从丁坝结构形式、坝体材料、水流条件等方面提出丁坝的防护措施。