丁坝挑角对曲线交汇口弯道的影响

摘要

天然河道中，支流斜接干流河道是广泛存在的自然现象。因为天然河道形态不一，根据交汇口附近干流河道的形态特点，可分为曲线型交汇与直线型交汇两大类型。曲线型河道水流流态本身就十分复杂，支流的交汇使得曲线交汇口局部几何形态及水力条件更为复杂。因此，曲线型交汇口弯道水流特性研究不仅具有重要的理论价值，而且在航运、水工建筑物设计、河道整治等方面具有积极的实用价值。
　　本课题以曲线型交汇口弯道的防护为出发点，研究不同挑角的丁坝群对曲线型交汇口弯道的影响。当前，丁坝是河道整治工程中一种十分常见的建筑物，具有束水攻沙、控制河势、壅高水位及保护岸滩等多种作用。特别是对护岸工程来说，修建丁坝后，水流受到压缩，使丁坝下的断面突然放大，水流由于分离而形成了狭长的回流区。所以，对于研究丁坝群挑角对曲线型交汇口弯道的影响具有普遍的实践意义。
　　目前有关于丁坝水流的研究大多数是针对直段河道而布置的丁坝，而在实际河道中，大多数设计是针对丁坝在弯道上的险工。本课题以曲线型交汇口弯道中布置的丁坝群为研究对象，针对曲线型交汇口弯道水流特性，采用“水流跟踪者”先进的三维声学多普勒流速仪ADV(AeousticDopplerVeloimeter)对曲线型交汇口弯道及丁坝附近的水流流速进行系统的测量，获取了有关曲线型交汇口弯道和丁坝的信息，从多方面研究不同挑角的丁坝群对曲线型交汇口弯道的影响。本试验采用平底有机玻璃水槽进行概化模型试验，主要分析了非淹没丁坝群的挑角在不同水位以及不同交汇角下对曲线型交汇口弯道防护的作用，不同挑角丁坝群对曲线型交汇口弯道自由水面形态、纵向流速分布、纵向脉动强度分布的影响，同时也探讨了水位变化对丁坝水流流态的影响。研究得出:在曲线型交汇口弯道凹岸布置丁坝群后，可以束窄水流，调整、优化流速分布，改变弯道水流的自由水面形态。在交汇角和水位一定的情况下，改变丁坝挑角对曲线型交汇口弯道的流速影响产生一定的影响;在交汇角和丁坝挑角一定的情况下，水位对丁坝附近水面形态影响相对较小，但是对弯道凸岸影响相对较大。本课题针对不同挑角丁坝群对曲线型交汇口弯道水力特性进行较深入系统的分析，旨在为这类交汇口弯道的进一步科学研究、工程设计、河道整治及其它特性研究提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的意义和目的

1．2 交汇口水力特性研究综述

1．2．1 交汇口水流特性研究综述

1．2．2 交汇口下游分离区特性研究综述

1．2．3 数值模型分析交汇口的研究综述

1．3 丁坝群水力特性研究综述

1．3．1 丁坝群对河流流态影响的研究现状

1．3．2 丁坝群对河床演变影响的研究现状

1．4 丁坝附近分区及研究

1．4．1 丁坝的作用

1．4．2 丁坝的分类

1．4．3 丁坝附近流区划分

1．4．4 丁坝的作用尺度

1．4．5 丁坝水力学的研究方法

1．5 本文主要研究内容

1．5．1 研究目标及研究内容

1．5．2 本课题的特点与创新内容

第二章 模型与方法

2．1 模型设计与制作

2．1．1 模型设计

2．1．2 试验制作精度控制

2．2 实验测试方法

2．2．1 测量仪器及其原理

2．2．2 测点布置

2．3 实验数据处理

2．4 本章小结

第三章 45°交汇角下试验分析

3．1 无丁坝弯道水流特性分析

3．2 低水位下丁坝群挑角的影响

3．2．1 丁坝群挑角对弯道水位的影响

3．2．2 丁坝群挑角对弯道流速的影响

3．2．3 丁坝群挑角对弯道脉动强度的影响

3．3 中间水位下丁坝群挑角的影响

3．3．1 丁坝群挑角对弯道水位的影响

3．3．2 丁坝群挑角对弯道流速的影响

3．3．3 丁坝群挑角对弯道脉动强度的影响

3．4 高水位下丁坝群挑角的影响

3．4．1 丁坝群挑角对弯道水位的影响

3．4．2 丁坝群挑角对弯道流速的影响

3．4．3 丁坝群挑角对弯道脉动强度的影响

3．5 水位对弯道防护的影响

3．6 本章小结

第四章 75°交汇角下试验分析

4．1 无丁坝弯道水流特性分析

4．2 低水位下丁坝群挑角的影响

4．2．1 丁坝群挑角对弯道水位的影响

4．2．2 丁坝群挑角对弯道流速的影响

4．2．3 丁坝群挑角对弯道脉动强度的影响

4．3 中间水位下丁坝群挑角的影响

4．3．1 丁坝群挑角对弯道水位的影响

4．3．2 丁坝群挑角对弯道流速的影响

4．3．3 丁坝群挑角对弯道脉动强度的影响

4．4 高水位下丁坝群挑角的影响

4．4．1 丁坝群挑角对弯道水位的影响

4．4．2 丁坝群挑角对弯道流速的影响

4．4．3 丁坝群挑角对弯道脉动强度的影响

4．5 水位对弯道防护的影响

4．6 本章小结

第五章 结论

5．1 本论文所获得的的主要研究成果

5．2 有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

作者简介及硕士学位期间发表的论文和科研成果