顺直过渡段卵石浅滩航道整治方法及整治水位确定研究

论文摘要

由于水动力条件和卵石运动机理较为复杂,在进行航道整治时往往对一些复杂卵石浅滩滩性和河床演变规律认识不足,从而导致采用的整治方法未能从根本上解决碍航问题,需反复整治。为此作者在对卵石浅滩特性进行深入研究的基础上,针对顺直过渡段卵石浅滩,采用概化模型试验和二维水流数值模拟手段对其航道整治方法和整治水位确定两方面问题进行了分析和研究。单纯采用挖槽整治方法并不能从根本上改变挖槽处水流结构,水流受周围河床形态影响较大,相应的挖槽处床沙的输移路径也没有发生根本变化,挖槽区域仍处于卵石输沙带内,洪水期上游来沙时挖槽内仍会有泥沙落淤,存在复淤趋势。采用丁坝整治方法使得丁坝附近水流结构发生明显改变,呈强三维性。在坝头附近产生的旋涡作用体系是造成丁坝局部冲刷的主要原因。在底部螺旋流的作用下,冲刷河床形成局部冲刷坑。床沙沿冲刷坑边缘附近绕过坝头向下游输移,卵石输移路径发生明显变化,卵石输沙带向丁坝对岸一侧发生偏移,有利于维持丁坝的整治效果。运用二维数学模型模拟燕子碛滩整治工程挖槽和筑坝两种整治方法整治前后流场变化,并结合实测资料对两种整治方法的整治效果进行分析。挖槽整治方法模拟结果验证了概化模型试验结果。尽管挖槽内的流速大于床沙的起动流速,但由于水流结构没有发生根本变化,挖槽区仍处于卵石输沙带内,挖槽仍然有复淤的趋势;筑坝整治方法整治前后流场分析和地形变化结果也与概化模型试验结果相一致,筑坝方法更有利于维持整治效果。在丁坝等整治建筑物位置基本确定的情况下,采用枯水期对浅滩河床冲刷作用最大的流量,即造床流量作为整治流量,其相对应的水位作为整治水位的整治水位确定方法,并结合燕子碛浅滩整治工程给出了该方法的应用实例。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景和意义
• 1.3 研究现状
• 1.4 本文研究的技术路线、主要内容及章节安排
• 第二章 模型试验布置及量测设备
• 2.1 试验水槽布置及控制系统简介
• 2.2 试验测量系统
• 2.3 模型试验设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 整治方法概化试验成果分析
• 3.1 均匀流试验
• 3.2 挖槽疏浚方法试验
• 3.3 丁坝整治试验
• 3.4 本章小结
• 第四章 水流数学模型的建立和验证
• 4.1 二维水流数学模型研究
• 4.2 典型顺直过渡段卵石浅滩—燕子碛滩滩险概况
• 4.3 燕子碛浅滩河段水流数学模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 顺直过渡段卵石浅滩航道整治方法研究
• 5.1 燕子碛滩挖槽疏浚整治方法成果分析
• 5.2 燕子碛滩筑坝整治方法成果分析
• 5.3 顺直过渡段卵石浅滩航道整治方法的选择
• 5.4 本章小结
• 第六章 卵石浅滩整治水位确定方法研究
• 6.1 冲刷能力的表达方式
• 6.2 Einstein 推移质运动理论分析浅滩冲刷能力
• 6.3 冲刷能力经验指标确定
• 6.4 造床流量确定整治水位法
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况