河道整治工程根石走失的力学分析研究.pdfVIP

护 第22卷第4期 人民黄河 vol22．N。4 20∞年4月 YEU_()WRIVER Apr，2000 【防洪·治河】 河道整治工程根石走失的力学分析研究 缑元有 (华北水利水电学院．河南郑州450045) 摘要：通过对河道整治工程根石受力状态的分析，建立了根石走失的物理模型，从而导出了天然河道根石走失的力学 计算公式，其计算结果与黄河河道整治工程丁坝根石走失计算结果和实测结果基本相同。 美t词：河道整治；丁埂；根石走失；临界起动 02 中圈分类号：1、侣6 文■标识码：A 文章■号：1000—1379(2000)04一0004 河道整治工程中，常用散抛石护根，以维护坝、垛 式中：“为水流的点流速，m／S；H为河流水深，m；n 与河岸的安全。由于洪水冲刷，或坝前头、迎水面、背 为天然河道经验系数，根据河流含沙量大小，n取值5 水面河床受折冲水流和马蹄形漩涡流的强烈淘剧，散 ～9；u为水流垂线平均流速，m／S。 抛护根石最易被洪水冲走(即根石走失)，导致工程出 根石沿水流方向某点的推移力厶和垂直水流方 险。因此，防止根石走失是河道整治工程设计和抢险 向的上举力五由下式计算： 中的一大问题，历来受到水利专家和学者的重视。通 厶2c毋m蓦，^3cL‰蓦 过建立河道整治工程根石起动的物理模型，导出了适 用于一般天然河流根石走失临界起动块石边长的力学 式中：Cb、cL分别为推移力系数和上举力系数；‰为 计算公式。 浑水容重；“为某点水流流速。 1根石走失的物理力学摸型 涎 险工坝岸受水流冲刷，严重冲刷部位大量泥沙被 水流带走，形成冲刷坑。据实测，其冲刷坑边坡角一 般在10。～20‘，同时根石下床面泥沙被淘空形成横轴 环流。因此，根石所受的力有洪水冲击力FD、环流淘 尉引起的上举力FI，，此两力的作用点偏离形心而靠 上。另外，根石还受水的浮力、根石的重力及河床摩阻 力的作用，如图l所示。在这些力的共同作用下，一些 根石可能发生顺水流方向的滑动，但由于滑动摩阻力 圈l根石受力情况 较大，所以大多数根石走失多为以O为支点的滚动。 如图l所示，如、FL距O点的距离分别为 为便于推导计算，令块石体积与毛石体积相等，块石顺 i窘暑Dsin≠和；：昔Dms≠；垂直水流和水深方向根 水流翻面对角线长度用D表示。 石宽度为6，当根石刚刚开始起动时，∑Mo(F)≥0， 2根石走失基本公式及力学推导计算 因此 指数型流速分布公式： 收稿日期：199906—14；謦订日期：2000—0l一20 “=孚u(青)j (1) 作者简介：缑元有(1956一)，男，河南滑县人，副教授。 万方数据 第4期 7 缑元有：河道整治工程根石走失的力学分析研究 sin九号00s(n+≠) 6等告上)siIl≯f护’cD‰磊曲十6著击D00s≠』护耐cI^鬈dy≥6(以一‰)Dcos如D (2) 将(1)式代人(2)式后得