黄土区五种土壤抗冲性试验分析

通过室内放水冲刷实验,分析了黄土高坡5种土壤在不同坡度下的下切冲刷过程及影响冲刷的坡度、水流特征以及水流含沙量等影响因素。结果表明,在流量为120 L/h条件下,5种土壤的抗冲系数均随着坡度的增大而降低,且呈现指数回归关系,决定系数R~2较高,土壤抗冲性大小依次为杨凌黏壤土延安砂质黏壤土周至黏壤土志丹砂质壤土靖边砂质壤土;5种土壤的抗冲系数和水流流速均呈现出负相关的线性变化规律;5种土壤的冲刷强度基本都随着坡度的增加而增加,随着冲刷时间的推移,冲刷强度逐渐减小,且坡度越大,前期的冲刷强度越大;5种土壤的抗冲系数与水流含沙量呈现出负相关的线性变化规律,决定系数R~2在0.857 7~0.957 5之间,随水流含沙量的变化,抗冲性越好的土壤其本身的抗冲系数变化越显著。     

圆柱桥墩局部冲刷的试验研究

桥墩冲刷是桥梁水毁的主要原因之一,开展桥墩冲刷的研究不但具有重大的学术价值,而且还具有重要的工程应用价值和明显的社会经济效益。文章运用实测数据通过理论推导建立了桥墩局部冲刷深度计算公式,新公式在考虑了多方面因素的同时增加了桥墩布置与水流方向的斜交角度θ,新公式结构简单,便于计算。最后运用已有的工程实测数据对新公式进行了验证。结果表明,新公式的结构是合理的,可安全的应用于实践。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

软弱夹层中渗流的接触冲刷机制研究

软弱夹层中的接触冲刷是引起渗透变形及裂缝通道扩展的动力条件。为研究软弱夹层中渗流的接触冲刷机制,建立裂缝水流及泥化土体渗流的耦合模型,其裂缝水流的运动用Navier-Stokes方程及连续性方程共同控制,而裂缝周围泥化土体的渗流运动则用Brinkman-extended Darcy方程及连续性方程共同控制;根据相应边界条件,求出裂缝水流及其周围泥化土体渗流的流速分布。通过将裂缝中水流的流速特征与土颗粒的受力起动特性结合起来,提出软弱夹层产生接触冲刷的临界水力坡度计算方法。经算例计算结果表明,该方法所计算的结果与试验结果基本吻合,具有工程指导意义。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷深度的数值模拟

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

浙江省曹娥江大闸水力特性试验研

通过对整体水工模型和断面水工模型试验以及二维数学模型计算分析，对曹娥江大闸的排涝能力、水流流态、流速分布、闸下消能、闸下局部冲刷、导流堤方案等几个水力学问题进行了系统研究，验证和优化了设计。     

京杭运河底泥起动和冲刷率试验研

京杭运河是南水北调东线工程的重要输水通道，减少底泥冲刷引起的污染对保护其水质有重要的作用。利用文献中的底泥起动流速公式和冲刷率公式，推导出起动摩阻流速与湿密度公式、摩阻流速与冲刷率公式。以京杭运河底泥在水槽内进行不同湿密度的起动试验和不同水流条件下的冲刷率试验。试验结果用最小二乘法进行拟合，得到底泥起动时临界起动摩阻流速与湿密度的相关关系,冲刷时摩阻流速与冲刷率的相关关系。结果表明，有关试验数据的相关性较好，对实际工程应用有一定的指导意义。     

黄河上游石嘴山河段人工裁弯后引河道调整研究

为了从根本上消除游荡性河段带来的防洪威胁，2018年黄河上游石嘴山河段实施了一次人工裁弯，裁弯后新开挖的引河的河床和河势发生了显著的变化。基于实测数据分析了人工裁弯后引河的基本演变规律，并采用实测资料和MIKE3水动力模型，建立三维水动力模型，分析了引河的平面流场特征和纵向流速分布，研究了入口流量对上述的影响。研究表明，人工裁弯后，引河的河床演变随着来水来沙的变化而发生了变化，包括河床冲刷下切和崩岸加剧。引河入口处的流速分布受丁坝群的影响出现了回流区，对丁坝的围堰产生了较大的威胁。随着引河入口流量的增大，左右岸的滩地均被淹没，且左岸被淹没的面积大于右岸。为保证人工裁弯的维持，防止出现倒灌现象，应在引河的中下游左岸处开展护岸措施。     

水流作用下临水岸坡稳定性计算模型

河流崩岸是我国堤防安全面临的重大问题,汛期前后崩岸诱发大量的滑体进入河道,影响航运,给沿岸人民正常生产生活带来重大影响。针对水流作用下临水岸坡失稳问题,综合考虑坡表静水压力、内部孔隙水压力、边坡几何形状等因素的影响,构建了楔形岸坡稳定计算模型,并结合长江干流芙蓉大堤段崩岸实例,分析了各因素对岸坡稳定的作用。结果表明,坡表与地下水位升降及二者之差,对岸坡稳定影响较大,且水流的淘刷深度也直接影响着岸坡整体稳定。     

杭州三堡排涝泵站上游河道冲刷计算与分析

杭州三堡排涝泵站是国内规模最大排涝泵站之一,工程充分利用京杭运河作为排水通道,实现已有资源的有效利用,但必须处理好排涝与航道安全两者的关系。通过建立泵站上游河道水流数学模型,计算上游代表水位站点拱宸桥水位在1.6~3.6 m,泵站排涝流量为50~200 m3/s间的各种工况条件下的流速情况,建立了拱宸桥水位、排涝流量与河道沿程典型断面近底层流速关系,并对主要河段河床质取样进行颗分试验,分析河道典型断面河床冲刷情况。通过计算分析认为在已有河道条件下,水深是影响河床冲刷与否的关键性因素,因此需要按不同水深控制泵站排涝流量,以保证河床稳定和河岸安全。