航道整治工程-整治建筑物的特性与作用.docVIP

第9讲 3.3整治建筑物的特性与作用 3.3.1丁坝特性和布置 3.3.1.1 概念 坝根与河岸连接，坝头伸向河心，坝轴线与水流方向正交或斜交，在平面上与河岸构成丁字形，形成横向阻水的建筑物。 图3.3-1 丁坝 丁坝的主要作用： 未淹没时束窄河槽，提高流速冲刷浅滩； 淹没后造成环流，横向导沙，控制分流淤高河滩，保护河岸； 挑出主流以防顶冲河岸和堤防等。 3.3.1.2 丁坝对河道水流和泥沙的影响 图3.3-2 丁坝示意图 在接近丁坝时出现反比降，迫使水流流向河心，绕过坝头下泄。当水流接近丁坝断面(I—I断面)时，流速加大，比降也加大。水流绕过丁坝后虽然失去了丁坝的制约，但是在惯性力的作用下，发生流线分离和水流进一步收缩现象。在距丁坝 lc 处，形成一个收缩断面(Ⅱ一Ⅱ断面)，此时流线彼此平行，动能最大，流速最大。 在收缩断面下游，水流又逐渐扩散，动能减小而位能增大，故A点处的断面为扩散断面(Ⅲ一Ⅲ断面)。当扩散水流到达整个河床横断面后，河流恢复整体向下游运动的特性。 水流在丁坝上下游形成几个回流区，如图3.3-2所示，丁坝下游大回流区1，小回流区2，丁坝上游小回流区3。在这些回流区内流速滞缓，泥沙容易落淤。 回流区形成的主要原因： 丁坝设置后，压缩了有效过水断面，被压缩的水流绕过坝头后产生水流边界层的离解现象和漩涡，水流的流速场和压力场都发生了明显的变化，流动呈高度的三维性。 受丁坝阻挡的水流，无论是下沉、上翻或者在平面上转向后都将绕过坝头而下泄， 下泄水流与坝后静止水流之间存在流速梯度，便产生了水流切应力，这种切应力对于丁坝来说就是一种冲刷作用，这种冲刷作用对丁坝坝头尤为显著。 丁坝的方向 图3.3-3 丁坝的方向 a）上挑丁坝；b)正挑丁坝；c)下挑丁坝 图3.3-4 淹没丁坝水流泥沙运动情况 淹没丁坝的水流泥沙现象 见图3.3-4 3.3.1.3 丁坝群的布置 1 错（对）口丁坝 图3.3-5 两岸丁坝的位置对水流影响 2、阶梯式丁坝 图3.3-6 等高坝与阶梯丁坝正面图 图3.3-7 阶梯式升高级降低丁坝图 3、其它形式 （1)短丁坝； （2)勾头丁坝 主要特性： 坝头流速可减少20％左右 勾长比的增加减少了坝头最大???冲刷坑深度 勾长比的增加，坝后冲刷范围减少 图3.3-8冲刷深度与D/L的变化关系 图3.3-9 冲刷范围与D/L的变化关系 3.3.2 顺坝特性和布置 3.3.2.1 顺坝的定义 坝轴线沿水流方向或与水流交角很小的建筑物．起引导水流、束狭河床的作用，故又称导流坝 图3.3-10抛石顺坝 3.3.2.2 顺坝的作用 1、调整急弯，规顺岸线，促使航槽稳定。 2、堵塞倒套、尖潭。 3、堵塞支汊，调整汇流处的交汇角。 4、沿整治线束窄河宽。 3.3.2.3 顺坝布置的一般原则 1、顺坝坝身一般靠近整治线，布置在凹岸或主导河岸一侧。2、顺坝坝轴线与水流交角不宜过大。3、浅滩两岸不宜同时布置顺坝。4、顺坝平面形态应由平缓的曲线构成，坝根应与河岸平缓连接。5、顺坝坝头要求伸入下深槽，避免坝头附近出浅6、为加速顺坝坝田淤积，可在顺坝与原河岸之间建格坝。 图3.3-11 顺格坝组合应用 3.3.3 锁坝特性和布置 3.3.3.1 锁坝定义 从一岸到另一岸横跨河槽及串沟的建筑物，又名堵坝 “塞支强干”——在分汊河道上为了集中水流冲刷通航汊道，或在有串沟的河汊上，不使串沟发展，可在非通航汊道上或串沟上修建锁坝。 坝顶高程的确定——取决于设计通航流量。 图3.3-12 抛石锁坝施工 3.3.4 潜坝特性和布置 3.3.4.1 潜坝定义和作用 潜坝——最枯水位时均潜没在水下而不碍航的建筑物，有潜丁坝、潜锁坝等。 潜坝的主要作用： 壅高上游水位，调整比降，增加水深； 也可以促淤赶沙，减小过水断面和消除不良流态等。 当河底深坑造成跌坎使水流紊乱,并使上段浅滩恶化时,可直接用泥沙将深槽填到一定高程 ,再用砾石覆盖,使底坡纵断面成平缓曲线,则可有效地改善水流状态 图3.3-13 莱茵河下游潜坝的应用