基于平面二维数学模型的桥梁工程对河道影响分析

为研究桥梁建设对河道的影响,建立平面二维数学模型,对10年一遇洪水和5年一遇洪水两种工况下有桥和无桥进行模拟,并对计算结果从水位、流速、流场和冲刷进行分析。结果表明,桥梁建设后河道水动力发生改变,但是总体变化较小,距离桥梁位置越近,水动力变化越愈大。桥梁建设后10年一遇洪水水位壅高量大于5年一遇洪水水位壅高量。10年一遇洪水工况下,水位最大壅高量为0.14 m,壅水长度约为450 m,流速最大减小为0.18 m/s,局部冲刷深度为0.1 m。研究成果可为相关涉水工程提供技术参考。     

斜交桥梁对山区河流行洪影响分析

为准确评估山区复杂工况条件下斜交桥梁对河流行洪的影响,建立MIKE21FM水动力模型,以拟建浮渡河大桥为例,分析不同频率设计洪水条件下斜交桥梁对河流水位及流速的影响。结果表明,急流条件下桥梁对河道水位壅高的影响较缓流条件下要大,并且随着斜交角度的增加而增加,在桥梁设计过程中应尽量保持桥梁轴线与水流方向正交,以减小桥墩对河道行洪的影响;拟建浮渡河大桥能够使河道水位壅高,桥下流速越大,并且随着洪峰流量的增大,水位壅高和流速增加越明显;受水流流态及斜交角度的影响,杨家沟铁路桥处水位壅高及流速增加均大于下游陈屯铁路桥;斜交桥梁对山区河流行洪影响需要引起重视。     

基于MIKE模型的南丰景观坝行洪能力影响分析

近年来洪水引发的灾害日益凸显,造成的破坏持续增多,因此进行河道行洪能力影响分析对于加强河流的洪水管理及减少洪水带来的损失具有十分重要的意义。为评价南丰景观坝的防洪安全,基于MIKE水动力软件中的MIKE11、MIKE21模块,构建盱江南丰段的一、二维数值模型,对景观坝建设前后20 a一遇设计洪峰流量进行洪水模拟,然后选取河道水位和流场等指标的变化,分析景观坝的建设对研究河段河道行洪能力影响。研究结果表明,在20 a一遇洪水情况下景观坝上游壅水里程约3 km,且最大壅高约为0.1 m,同时两岸基本无漫堤险情;河道流态无明显变化,但局部流场产生发生一定变化,其中曾巩大桥等四座大桥桥墩处流速有不同程度的减小并产生局部回流,景观坝坝址处流速略有增大。     

水跃消能计算中的几个问题

在河道上修建水工建筑物,常会改变天然水流的特性。挡水建筑物抬高了上游水位,从而致使从溢洪道、隧洞、坝身底孔等泄水建筑物泄出的水流具有较高的流速,故动能很大,这样,一会严重冲刷河岸河床,二会危及建筑物自身安全;另一方面,由于枢纽布置的要求和节省造价,建筑物的溢流前缘总是小于原有河道宽度,使泄流量集     

基于MIKE21模型的灵璧船闸对新汴河洪水影响分析

为研究船闸对主河道洪水的影响,探究船闸的分流作用,以新汴河及灵璧船闸为研究对象,运用MIKE21对研究区进行网格有限差分、参数率定得到水动力模型,将洪水演进过程进行二维模拟计算。模拟结果表明,在三种不同洪水频率以及船闸建成以后,主河道节制闸上、下游监测点水位下降值在0.106 m以内;而流速变化最大值达0.168 m/s,水位和流速均有较大变化幅度。同时,水流流向和流速在新汴河节制闸和船闸闸墩处发生改变,存在水流的阻滞效应和绕流现象,可能会对过水建筑物及大堤造成冲刷,需要配置闸口处导流设施以及加固堤防。在船闸工程建成后的几种洪水条件下,水流水位和流态变化响应明显,船闸工程对新汴河主河道行洪产生了一定影响,可为下游水文站点提供补偿资料。     

北京市大中型水库下游河道行洪能力分析——以怀柔水库为例

大中型水库在发生超标准洪水时，下游河道及两岸保护区会面临巨大的洪水风险。为保障河道行洪安全，需要对河道行洪能力进行分析，确定其过流能力及阻水建筑物对行洪的影响。以怀柔水库下游主河道怀河为例，利用一二维水动力模型，阐述了如何构建数值模型，设置合适的模拟方案并分析方案结果。结果显示了怀河的具体行洪能力，并针对怀河上阻水建筑物的影响做了进一步的研究，结果表明阻水建筑物会对河道水位及漫堤后的淹没范围造成不利影响，壅高水位并增大淹没面积，为保障行洪安全应尽量减少阻水建筑物，避免不利影响。     

副桥对河道水流影响的数值分析

为分析副桥的修建对原河道水流特性的影响,以副桥工程为例,采用MIKE21水动力模型模拟了100年一遇设计洪水条件下河道内水位和流场的变化。结果表明:副桥修建后只是在桥墩附近产生一定的壅水和流场变化,对河道水流影响具有局部性。     

跨河斜交桥梁对山区河流行洪影响试验研究

为探究斜交跨河桥梁对山区河流行洪的影响,以四川省某拟建斜交跨河特大桥为例,利用物理模型试验研究,分析了不同工况下桥梁建成前后的水流流态、流速与水位,桥梁建成后的冲刷深度,以及河势稳定性。结果表明：该类错孔布置的柱式墩斜交桥梁对河道水位、流速影响不大,对工程下游由右岸侧向左斜冲水流有一定阻碍作用,使得主流略向右岸侧有一定调整。桥梁所在河段仍属于河势稳定河段,拟建桥梁对河流行洪影响较小。     

直角折线堰在生态河道中的应用研究

通过模型试验，研究直角折线堰不同前堰、侧堰长度的变化情况下的过流能力和过堰水流形态。直角折线堰作为亲水设施，当前堰、侧堰长度以及展长变化不大时，其过流能力相差仅为１０％左右，对河道的行洪安全没有根本性的影响；不同的前堰、侧堰长度变化情况下，过堰水流在堰顶、堰后的水舌形态以及下游水流跌落后所形成的水冠均有着较为明显的差异，将其进行不同的组合布置，客观上使得过堰水流相互交错、水股相击，能够营造出和谐美丽的生态氛围。     

跨河桥梁对河道防洪影响分析与评价

本文论述了建桥后引起河道水位、流速变化的因素以及桥下床面产生冲刷变化的缘由，介绍了引起河道行洪、壅水、水流、冲淤变化的定量计算方法，并就建桥对防洪工程和工程管理等方面的影响提出了相关的评价内容。     

螺滩水库溢流堰消能试验研究

通过螺滩水库溢流堰模型试验,验证溢流堰体型的合理性,分析了渲泄各特征频率洪水、下游流速及河床冲刷情况,提出了相应建议,为优化设计提供依据．     

无坝取水分流防沙试验研究

都江堰水利工程是人类历史上无坝取水工程的典范。研究分析了都江堰工程的布置特点以及引水防沙原理,与现代分流拦沙技术相结合,应用于我国西部山区某河流的取水枢纽布置。通过模型试验,在河道主流中心位置布置人工岛,将河道分为内江和外江,模拟枢纽的取水防沙效果。结果表明:在内江入口处设置拦沙坎减小了进口附近河段的流速,有效阻碍了泥沙进入,不影响工程取水效果;受拦沙坎影响,内江流速小于天然河道,但由于人工衬砌的内江底部糙率小于天然河道,泥沙随水流一起向下游运动,在弯道环流下大部分泥沙沿人工岛一侧运动并从飞沙堰排入外江,少量进入取水口泥沙沉积在沉沙池。     

Physical modelling of pool and weir fishways with rock weirs

The flow characteristics of pool and weir fishways with rock weirs were studied through physical modelling. Detailed flow measurements were obtained using an acoustic Doppler velocimeter to understand how weir geometry, discharge, and bed slope affect flow patterns, velocity, turbulence kinetic energy, turbulence intensity, and Reynolds shear stresses in the fishway. The weir geometries used in this study are similar to those typically used for river restoration projects. The use of a V‐shaped rock weir was found to reduce the mean streamwise velocity in the pools by about 20% but more than double the maximum velocity magnitude. Two stage–discharge relationships were developed using the standard weir equation and a modified discharge coefficient to account for both flow over the weir and orifice flow through the base of the weir. The use of V‐shaped rock weirs has the potential to offer significant advantages in assisting multispecies fish migration. The results of this study can be applied to the hydrotechnical design of pool and weir fishways with rock weirs and for river restoration projects.     

天生桥一级水电站土石过水围堰设计

天生桥一级水电站土石过水围堰在二级水电站库区修建，具有轴线长，基础复杂，深水填筑等特点，在设计，施工过程中，通过堰型选择，采用高喷板墙，振冲碎石桩，混凝土楔型体护面等新技术，较好地解决了防渗，堰基稳定和度汛保护的难题，由于标书提供的水位流量关系指标较实际运行值相差较大，且受到已建二级水电站运行水位制约，１９９５年单洞度汛中，下游围堰堰脚局部遭到淘刷，但上，下游围堰安全度汛，保护了截流成果和大坝基坑     

弯道取水口引水防沙模型试验设计及优化

黔北电厂取水口枢纽布置在河道急弯段,水流流态复杂,水力学影响因素难以控制,为确保取水安全、可靠以及取水枢纽工程设计优化,通过相似原理与模型试验对特征流量级下水流流态、流速分布、泥沙冲积等关键水力因素进行研究并结合泥沙淤积结果提出了新增拦沙坎的实验条件,通过两设计方案对比取优,结果表明新设计方案泄洪防冲效果显著。鉴此,本文通过对实验设置布置、现象结果优化措施等进行详细介绍,为此类工程实验提供设计参考。     

琴键堰增设护墙对泄流能力影响的模型试验研究

为探究在堰顶增设护墙以及护墙高度对琴键堰泄流能力的影响,通过模型试验对比分析了8种不同高度护墙琴键堰的泄流能力,并通过数值模拟对5种不同高度护墙琴键堰各溢流前缘的泄流量、水面形态以及流速分布等特征进行了分析。结果表明:相较于基础体型,增设护墙提高了进口和出口宫室的泄流效率和泄流量占比,提高了侧堰泄流量,减少了侧堰溢流碰撞,提高了水流下泄流速,从而提升了琴键堰的泄流能力;增设护墙高度为堰高的13%时,泄流能力提升最大,当相对水头 H/P<0.20、0.20相似文献   

黄河下游洪水期断面调整对过洪能力的影响

水位表现是水流与河床边界相互作用的客观反映。对于不同的河流二者所起的作用各不相同，一般河流，河床变形不显著，水位主要依赖于流量的大小而变化；而像黄河这样的多沙河流，周界变化迅速，尤其是洪水期，槽冲滩淤，涨冲落淤，断面调整对水位影响很大。文中从定性到定量对中低含沙量的各级洪水，主槽冲刷对过洪能力的影响进行了详细分析，成果对防洪有指导意义。     

Predicting velocity in bendway weir eddy fields

Rehabilitation of the Middle Rio Grande (MRG) in central New Mexico has become necessary because of changes in morphology resulting from the installation of dams, and because of habitat restoration considerations for the endangered Rio Grande silvery minnow (Hybognathus amarus). Bendway weirs are erosion control and channel‐stabilization structures placed transverse to the channel flow that have been increasingly used to prevent river migration while simultaneously enhancing aquatic habitat. Plans for rehabilitation along the MRG include the use of bendway weirs; however, past projects using these structures have relied on field experience and engineering judgment rather than specific design guidelines. A physical model of a reach of the MRG was constructed to develop empirical design equations for eddy velocities in bendway weir fields. Data from physical model simulations were used to develop two empirical expressions for predicting eddy velocities behind bendway weirs, along with two expressions for predicting velocities at the toe of installed weirs. These equations relate the velocity found after bendway weir installation to weir design characteristics and pre‐weir channel conditions. A designer can use the described approach to predict velocities in eddies and velocities at the toe of bendway weirs using only weir design variables and pre‐weir channel conditions, and thus avoid some of the uncertainty with weir design that previously existed. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Bendway weirs: Could they create habitat for the endangered Rio Grande silvery minnow

Rehabilitation of the Middle Rio Grande in central New Mexico has become necessary to mitigate the effects of over a century of water and land development. The primary driving force behind rehabilitation efforts is the federally endangered Rio Grande silvery minnow (Hybognathus amarus). Bendway weirs, erosion control and channel‐stabilization structures placed transverse to the channel flow, have been used to prevent river migration while enhancing aquatic habitat. Habitat improvement plans on the Middle Rio Grande include the installation of bendway weirs, but the potential benefits of these structures for Rio Grande silvery minnow are unknown. We conducted a theoretical study on the flow conditions created by bendway weirs to determine if it is possible to create physical habitat for Rio Grande silvery minnow while simultaneously protecting the riverbank. Our study suggested that bendway weir installation could lead to the reduction of downstream displacement of Rio Grande silvery minnow eggs, the creation of Rio Grande silvery minnow feeding and refugia habitat, and the creation of drought or low flow habitat through scour hole formation. We also noted that the weirs could also serve as potential habitat for predators, and suggest further studies to better quantify the possible role of bendway weir installation. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于分布式水文模拟的干旱评估预报模型研究

针对鄱阳湖地区水资源季节分布不均及近期干旱问题，本文从防洪与抗旱统筹的角度，提出加强该地区洪水资源利用以解决枯季干旱缺水的初步设想。在对洪水资源潜力估算基础上，提出了加强洪水资源利用的主要途径。进而借鉴国内外经验，重点探讨在湖口设置控水工程以协调防洪与抗旱及生态环境保护之间关系。初步认为鄱阳湖洪水资源丰富，加强利用是必要的，通过在湖口设置可调节式溢流堰结合U型活动闸的仿都江堰式生态水利工程，在不影响防洪和江湖联通性的前提下，适度延缓汛后湖水外泄，以备枯季抗旱和维系湖区水生环境。