非恒定流作用下丁坝水毁研究现状分析.pdfVIP

科技信息 博士·专家论坛 非Ⅱ亘定流作用下丁1贝水毁研究坝爿)|c分析 重庆交通大学河海学院 张秀芳 王平义 喻涛 【摘要】丁坝是天然河流中常见的航道整治建筑物。丁坝水鲠研究是世界难题。恒定流作用下的丁坝水毁研究较多，但丁坝在非恒 定流作用下水毁却是更加显著。本文分析了丁坝水鲠原因及非恒定流作用下的水毁特征。阐述了非恒定流作用丁埙研究进展，给出 了天然河流非恒定流的过程特征。 【关键词]丁坝 水毁非恒定流 我国西南地区山区通航河流很多，如嘉陵江、乌江、岷江、大渡河和 整治工程技术的发展。我国航道整治部门的广大工程技术人员．于解放 澜沧江等。这些河流坡陡流急、泥沙颗粒粗、级配宽，航道弯曲狭窄，通 后对国内众多河流进行了大量的整治工作，促进了水运交通的发展。 航条件差。为此，近几十年来我国对上述河流开展了大齄的整治工作。 早在五十年代初期。国外已开始对丁坝绕流问题进行试验和理论 除修建水利枢纽。提高航道等级外，整治措施大多以筑坝和疏浚相结合 研究。然而由于丁坝附近水流的流动具有强烈的三维特性，至七十年代 并辅以护岸。这些整治建筑物起到了修整河形、稳定洲滩、塞支强千、调 仍未能从理论上或实验上准确地描述丁坝绕流的一切细节问题。因此 整分流角和分流比、减缓比降、改善流态等作用。但由于受水沙动力、结 在解决治河工程中的丁坝问题时，常常借助于模型试验。近几十年来。 构设计、人类活动及维护管理等因素的影响．致使整治建筑物经常出现 丁坝绕流研究取得r较大的进展．这些进展主要表现在对坝后回流区 水毁现象。如岷江、大渡河、嘉陵江已建的300多座整治建筑物大多出 长度、宽度的认识，对丁坝绕流机理的探讨，对丁坝上、下游平面流场的 现了不同程度的水毁破坏。 理论探讨．丁坝作用下河床演变规律以及丁坝绕流的数值模拟等。 一、丁坝水毁现象 丁坝冲刷的研究也是一个非常复杂的课题，自20世纪20年代初 在山区航道的整治和维护中，丁坝是最常用的整治建筑物。而布置 著名的水工专家H．Engels对此进行过试验以来。不少学者也进行过专 在沙卵石浅滩上的抛石丁坝更为常见。对于布置在沙卵石浅滩上的丁 门性的试验研究。嗣绕丁坝冲刷已经开展了不少试验研究，目的之一在 坝阂河床基础条件差．受洪水、水利枢纽大坝泄洪等形成的非恒定流冲 于确定坝头的最大冲深。由于研究方法和试验条件的差异，虽然目前已 击作用，常出现基础淘李、坝体块石从顶部脱落．坝体局部或整体水毁 经取得了一定的研究成果，但各研究者的观点与所得到的结果都存在 溃缺。当丁坝出现水毁溃缺时，滩势形态将会迅速恶化．甚至引起河流 着很大的差异。 变迁改道，危及船只安全．造成海损事故。如： 近年来，关于丁坝水流结构的二三!维数值模拟技术研究发展较快 根据1994年12月对岷江整治工程复查发现，由于整治建筑物水并取得了一定成果。而工程设计及管理部门针对丁坝结构形式、平面布 毁严重，航道变浅，弯曲半径减小，船只减载航行，营运效益差。且每年 置和水毁防治技术措施的研究较多。国内外关于航道整治下程的理论 用于整治建筑物水毁工程的修复费用很高。丁坝损毁原因主要可分为 研究，大多侧重于不同整治建筑物布置对河道的影响及其整治效果．现 直接损毁和间接损毁两类。直接损毁主要是由于散抛石坝护面块石粒 有的整治建筑物稳定计算也仪限于沙卵石基础上锁坝的平面滑动稳 径偏小，稳定重量不足，在受到中洪水主流、横向环流或斜向水流的强 定，《航道整治T程技术规范》中丁坝坝头局部冲刷计算公式仍然采用前 烈冲击时。坝体表面块石逐渐被水流冲移，形成缺口．继而扩大冲深，从 苏联1972年推荐的经验公式且仅使用于沙质河床。而对山区河流整治 而导致坝体的损毁。间接损毁主要起因于散抛石坝周边基础破坏，导致 建筑物，特别是沙卵石浅滩丁坝水毁问题研究极少。虽然国内外对丁坝 坝体损坏。有些散抛石坝经常会由于坝基(多为沙卵石)处理不当，导致 周围的水流结构和冲刷机理的实验和计算已有不少成果，申请者近两 坝体基础在水流作用下被淘空，使坝体外侧失去支撑或坝根衔接处形