原创《丁坝群对弯道水流影响》：本论文为您写丁坝群毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
摘 要：采用MIKE21模型对弯道有无丁坝群两种工况下的水流特性进行数值模拟试验,分析丁坝群建设前后弯道水流水面横比降、横向环流、流速重分布等特性,进一步证实弯道的护岸机理,为相关的工程实践提供理论依据.
关键词：MIKE 21；丁坝群；弯道水流
中图分类号：U656.35+2 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2016）08-0049-01
弯道水流是渠道和河道中常见的一种水流运动现象.自1870年Thompson通过试验首次发现了弯道螺旋流之后,弯道水流一直受到研究人员的关注.无论是国内还是国外,都对弯道水流的动力特性有一些共性的认识,主要集中在水面横比降、横向环流、流速重分布等方面.在一定范围内,弯道产生的复杂流结构及流态会影响河岸稳定,因此需要在弯道险段布置护岸工程.丁坝是一种传统的护岸方式,国内外应用的比较广泛,相应研究丁坝周围水流结构的也很多,弯道水流运动所涉及的物理量往往很多,边界条件复杂多变,很难利用现有的计算公式直接得到准确的数值解,大多数的研究都是在现有理论指导下,以实测资料为基础,建立物理或数值模型,进行模型试验,但由于测量技术的限制,对丁坝周围水流流态的研究还没有趋于完整的理论.
1 研究方法
针对弯道水流特性,在传统丁坝群护岸的基础上,采用丹麦DHI公司的MIKE软件进行二维数学模型试验,研究弯道修建丁坝护岸群前后弯道水流流态的变化.计算采用MIKE21 FM软件中的HD模块建立模型,该模块采用垂向平均二维浅水方程,离散方法为有限差分法,计算方法采用ADI（Alternating Direction Implicit）和DS（Double Sweep）格式,其基本方程如下：
2 研究区域概况
本次模拟的弯道典型采用辽宁省苏子河上游羊祭台段弯道,平面地形采用1：1万地形图,水下地形采用采用实测河道大横断测量成果.
在弯道凹岸迎流顶冲段设计丁坝9座,规格统一为长20m,宽4m,坝间间距50m的非淹没式下挑丁坝,坝轴线和水流方向成60度角.
模型计算进口条件为流量资料,采用2500.00m3/s；出口条件为水位资料,采用253.00m.
3 计算结果分析
通过模拟计算,天然情况下水流流经弯道作曲线运动,水面形态和水流结构发生调整和变化,弯道凹岸水面升高,凸岸水面降低,形成水面横比降,最大横比降出现在弯顶附近.横比降的形成造成了弯道凹岸水面纵比降及水面形态的变化,整个弯道水面呈现扭曲的水面形态,从而导致弯道水流结构的调整和横向环流的出现,弯道任一断面出现不同方向的环流.横向环流促使最大流速区由凸岸向凹岸转移,弯道内凹岸流速大于凸岸.
通过对丁坝群建设前后流场及水位高程的对 析,修建丁坝群后,坝前横向水面线呈马鞍形,丁坝上游水位较高,纵向水面线呈下凹形曲线,距离丁坝较远的断面水流比较平顺,自由水面的纵向比降较小.横向比降只出现在丁坝附近的水流区域,在距离丁坝较远的弯道出口断面,横向几乎没有比降存在.丁坝上游区域,凹岸的水位比凸岸水位略高,水流流过丁坝后,过水面积增大,水流一部分沿主流方向继续向下游流动,另一部分流向坝后区域,产生横向流动,形成回流区.弯道上游一定范围内水流流速减小,下游一定距离区域内近凹岸一侧流速减小,凸岸一侧增大,继续向下游发展这种影响逐渐消失.
由于丁坝群束窄水流,弯道内最大流速增大,最大流速区明显向主河槽偏移,凹岸流速明显减小,并出现了负流速.受丁坝阻挡的水流,一部分直接绕坝头而下,另一部分则沿上游坝面转向,在坝的上下游均出现明显的回流区,就整个弯道的流场而言,有一直保持前进运动的主流区和具有闭合流线的回流区,且回流区内有漩涡出现.在丁坝上游,主流收缩,水流偏向对岸,水流绕过丁坝后,由于受惯性作用和丁坝群的束缚,主流宽度继续收缩,流速增大而压强减小,使得坝区水流流向主槽.
4 结论
丁坝群的存在使弯道凹岸水流由沿河岸下切转为由水底向水面运动,大大削弱水流对凹岸的冲刷,有利于凹岸丁坝坝档间泥沙等落淤,经过一段时间的发展成型,通过栽种植物可以形成生物带.同时对凸岸形成一定的冲刷,促进河势的健康发展,充分体现了丁坝的护岸机理.
参考文献：
[1]THOMPSON J.On the origin and winding of rivers in alluvial plains[J].Proc Royal Society of London,1876,25（3）：40-43.
[2]张玉萍.弯道水力学研究现状分析[J].武汉水利电力大学学报,2000,10（5）：35-80.
[3]郭维东,周阳,张云清,王立群,赵百良.丁坝对弯道水流影响的分析[J].沈阳农业大学学报,2006-08,37（4）：666-668.
丁坝群论文参考资料：
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