丁坝设计参数对河床冲淤量的影响规律研究

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1、丁坝设计参数对河床冲淤量的影响规律研究王振刘焕芳王燕燕摘要:天然河道中修建丁坝后，丁坝附近的流速场会出现新的变化。流速变大的区域，局部冲刷加剧，危及丁坝自身的安全;流速减小的区域，泥沙在坝后沉积，形成淤积区，可起到保护下游河岸的作用。在总结前人研究成果的基础上，通过室内动床试验，利用Sufer软件的体积计算功能，就丁坝设计参数的变化对河床的冲淤量影响规律进行了深入研究。结果表明:冲淤量均随坝长的增加而增加，但坝后淤积量增加幅度大于冲刷量增加幅度;相比正交丁坝，在其他条件不变时，随着挑角的减小，非正交丁坝的冲刷量和淤积量都有减小的趋势，且冲刷量的减小趋势远大于

2、淤积量的减小趋势。关键词:冲刷机理;水流结构;冲淤规律;铅丝笼丁坝中图法分类号:TV14文献标志码:AStudyoninfluencelawofgroindesignparametersonriverbedscouringandsiltationWANGZhen，LIUHuanfang，WANGYanyanAbstract:Onceagroinisbuiltinthenaturalriver，newchangesoftheflowvelocityfieldaroundthegroinmayappearasfollows:localscouringintens

3、ifiedinthezoneofflowvelocityincreased，endangeringthegroinsafety;whilesedimentdepositedbehindthedaminthezoneofflowvelocitydecreased，formingasedimentationarea．Onthebasisofpreviousresearchachievements，andbyusingthevolumecalculationfunctionofSufer，theinfluenceofgroindesignparametersonr

4、iverbedscouringandsiltationwasexploredaccordingtomovablebedexperiment．Thestudyresultsshowthatthescouringandsiltationincreasesasthelengthofgroinincreaseswhiletheincreasingextentofsiltationisgreaterthanthatofscouring．Moreover，underotherwiseequalconditions，thescouringandsiltationofort

5、hogonalgroindecreasewiththereductionofbucket-slipangle，andthedecreasingtendencyofscouringismuchgreaterthanthatofsiltation．Keywords:scouringmechanism;flowstructure;scouringandsiltinglaw;gabiongroin铅丝笼丁坝因具备造价低、施工快、可就地取材、生态环保等优点，在国内外河道整治工程中得到广泛的应用，但实际工程设计时往往严重依赖设计者的经验，设计难度大，不利于该类工程的推广

6、［1-3］。因此，深入研究费省效宏的铅丝石笼丁坝工程，探讨其水力特性、冲淤机理等问题，可为丁坝的设计推广提供理论依据和参考。笔者在前人研究的基础上，结合室内动床试验，分析铅丝笼透水丁坝局部冲淤特性，总结丁坝设置参数的改变对丁坝附近局部冲淤的影响规律。1试验概况动床试验在10m×10m×0．5m(长×宽×深)矩形水槽内进行，坡度为1/5000，综合糙率为0．178。在保证来流流量保持18L/s不变，佛汝德数Fr=0．4001等条件不变的前提下，选取12，16，20，24，30cm(即缩窄比0．12，0．16，0．20，0．24，0．30)五种坝长组合以及90°

7、，75°，60°，45°，30°五种挑角组合，进行单因素试验，研究坝长、挑角变化对丁坝附近河床冲淤量变化的影响规律。模型河床床面均匀铺设约10cm厚的河沙，河沙干容重为2．63g/cm3，中值粒径为0．5mm。丁坝设在距水槽入口4～7m处;试验使用清水冲刷。2冲刷过程及冲刷机理分析前人研究发现，水槽中放置铅丝笼丁坝后，丁坝附近的水流结构发生了改变，水流结构的改变势必打破原河床的冲淤平衡，促使河床再次冲刷和淤积，最终达到新的冲淤平衡。通过试验观测发现，在局部冲刷初期，由于丁坝的作用，靠近丁坝侧上游的水面被壅高形成高压区，而坝头附近则为低压区，临近坝前的水流，除

8、了靠近坝根处极少部分水流折向河岸形成坝前回流外，绝大