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90度弯道中丁坝附近的冲刷和水流场摘要：丁坝是河道整治中一个重要的部分，它能使流场、泥沙运输、河床地形产生迅速的变化。
弯曲河道中的水流机制和泥沙运动是很复杂的，尤其是当在弯道设丁坝时会更加复杂。
大多数关于丁坝周围的水流特性和冲刷的研究都是在顺直河道中进行的。
这篇文章展示了在90度弯曲河道中丁坝周围的流场和冲刷的实验结果。
河床是由粒径统一的泥沙构成的，实验对在不同流量下弯道中的丁坝在不同位置和不同长度的情况进行了研究。
研究了丁坝附近的三维流场，结果表明最大冲刷深度与弗劳德数、丁坝在弯道的位置和丁坝的长度有关。
关键词：丁坝冲刷 90度弯道河床变形动床流动形态1 引言不同的研究者对弯道的冲刷进行了广泛的研究。
Rozovskii研究了动床弯道的水流特性和边界剪切力分布。
关于弯道冲刷的一项早期研究的是Shukry在一个矩形槽中的90度和180度弯道中进行了水深和宽度比值、水流宽度值和弯道的半径都不同的实验。
Yen在弯道中进行了一个实验来研究平衡河床结构和水流特性。
最近Ghodsian and Mousavi把弯曲河道的最大冲刷深度和密度弗劳德数、相对弯曲半径和相应的水深联系在了一起。
Ikeda (1975), Zimmerman and Kennedy(1978), Odgard (1981 and 1984), Komura (1986) and Blanckaert (2002)等，这些人对弯道中横向河床坡度的变化进行了研究。
丁坝的建立可以改变水流的方向，使水流从岸边向河中扩宽，还经常被用来增加水深、保护河岸和防洪计划。
弯曲河道的凹岸经常被冲刷。
因此河道会发生横向移动。
在弯曲河道中丁坝很可能用来控制河岸冲刷和横向移动。
在设计丁坝时一个重要的考虑就是预测水流产生的河床冲刷深度。
冲刷深度的评估吸引了大量研究者的兴趣，目前已经有很多不同的预测方法。
但大部分的研究人员都集中于顺直河道中丁坝的冲刷，比如Ahmad (1951; 1953), Garde et al. (1961), Gill (1972), Richardson et al. (1975), Rajaratnam and Nwachukwu (1983a), Lim and Tong (1991), Shields et al. (1995), Kuhnel et al. (1999) and Kothyari and Ranga Raju (2001).当把丁坝布置在弯曲河道的凹岸冲刷过程就会变得很复杂。
丁坝位置对河道水流交汇区影响的数值模拟研究
贺博
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】为解决交汇河道处支流对主流堤岸冲刷及航道通航的不利影响。
通过在
交汇口下游支流对岸侧建立丁坝,改变水流交汇区的水流结构,实现河道治理的目的。
对物理水槽实验模型进行验证后,基于三维k-ε紊流模型、VOF法自由液面捕捉技
术和PISO压力速度耦合算法,建立关于丁坝对水流交汇区影响的数值模型。
通过
控制变量法分析丁坝布置位置对水流交汇区水位、流速分布的影响规律。
结果表明,在水流交汇区布置丁坝以后,丁坝下游出现回流区,回流区内流速值较小,可以对这一侧堤岸起到较好的保护作用。
【总页数】4页(P283-286)
【作者】贺博
【作者单位】中煤科工西安研究院(集团)有限公司;煤矿灾害防控全国重点实验室;
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV147.4;TV863
【相关文献】
1.Y型河道水流交汇对溢流坝泄洪影响的数值模拟研究
2.基于WENO格式的天然河道丁坝群二维水流数值模拟
3.交汇角和流量比对干支流交汇区水流结构影响模拟研究
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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: AStudy on influence law of groin design parameters on riverbed scouring and siltationWANG Zhen，LIU Huanfang，WANG YanyanAbstract: Once a groin is built in the natural river，new changes of the flow velocity field around the groin may appear as follows: local scouring intensified in the zone of flow velocity increased，endangering the groin safety; while sediment deposited behind the dam in the zone of flow velocity decreased，forming a sedimentation area．On the basis of previous research achievements，and by using the volume calculation function of Sufer，the influence of groin design parameters on riverbed scouring and siltation was explored according to movable bed experiment．The study results show that the scouring and siltation increases as the length of groin increases while the increasing extent of siltation is greater than that of scouring．Moreover，under otherwise equal conditions，the scouring and siltation of orthogonal groin decrease with the reduction of bucket-slip angle，and the decreasing tendency of scouring is much greater than that of siltation．Key words: scouring mechanism; flow structure; scouring and silting law;gabion groin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［1-3］。
空隙尺寸对透水丁坝局部冲刷的影响研究作者：王荣华余君睿来源：《西部交通科技》2023年第07期作者簡介：王荣华（1990—），工程师，研究方向：港口航道与海岸工程。
摘要：文章通过物理模型试验，采用控制变量法研究了透水丁坝不同空隙尺寸下，水流对其附近河床的局部冲刷影响。
研究表明：透水丁坝的空隙尺寸能在一定程度上影响坝后冲刷情况，坝后冲刷坑深度和体积与空隙尺寸呈负相关性；坝后横向淤积宽度与纵向淤积长度随着空隙尺寸的增大而减小。
关键词：透水丁坝；模型试验；空隙尺寸；局部冲刷中图分类号：U656.35+20 引言丁坝是航道整治工程中最常见的建筑物，其能改变周围水流的结构，拥有良好的束水冲沙、壅高上游水位及改善航道水流条件的作用。
透水丁坝是实体丁坝的改良，但是其也存在被水流冲刷导致损坏的风险，与实体丁坝水毁类似，透水丁坝出现水毁的区域也常发生在坝头位置。
为了缓解航道整治建筑物出现水毁的现状，维护航道整治建筑物的稳定性，找出透水丁坝对河床局部冲刷的影响以及透水特性对河床局部冲刷的规律很有必要。
本文将通过物理概化试验的方式探寻不同空隙尺寸对透水丁坝附近河床局部冲刷的影响。
1 透水丁坝冲刷的研究现状从20世纪开始，黄河水利委员会在整治河道的实践中得出结论：混凝土透水丁坝比传统的实体丁坝在河道整治中的应用更加实用[1]。
国内对透水丁坝的冲刷问题研究较晚，最早由冯红春等[2]通过水槽试验找到相同条件下透水丁坝冲刷深度要比实体丁坝小的原因，并通过量纲分析法推导出非淹没透水丁坝坝头最大冲刷深度与水深、流速、河宽、透水率、丁坝坝长以及泥沙中值粒径之间的关系式，这是首次将透水率作为考虑因素加入到研究丁坝坝头冲刷深度的问题中。
周银军等[3]根据试验及桩式丁坝的壅水性建立了关于计算透水丁坝冲刷坑深度的公式。
Mioduszewski T等[4]测量了冲淤后河床的地形并把透水丁坝与实体丁坝的冲刷坑深度进行了比较，然后在此基础上得出透水丁坝的冲刷深度小于实体丁坝。
动床丁坝壅水试验研究- 工程设计动床丁坝壅水试验研究摘要：定床条件下丁坝的壅水研究成果已经很多，而动床条件下丁坝壅水鲜有报导。
本研究利用水槽试验和理论分析相结合，在定床方面，讨论了丁坝挑角对壅水的影响；在动床方面，提出了补偿流量的概念，结合定床壅水公式，给出动床淹没群坝壅水计算方法，计算结果与水槽实测资料相符。
关键词：阻挡流量,补偿流量,局部水头损失,壅水1前言丁坝以其造价低廉、施工简单等优点，广泛应用于航道整治、防洪护岸等工程中。
修建丁坝后，束窄了原有河床，改变了水流条件，增加了局部水头损失，从而引起丁坝上游水面壅高，给河道行洪带来负面的影响。
对于淹没丁坝的壅水许多学者进行了不少相关的研究，研究内容多是从阻力的角度来建立局部水头损失系数与流量压缩比的关系，进而得出壅水。
以往对丁坝上游壅水的研究多限于定床情况，而实际河道当中放置丁坝后河床会受到冲刷，过水断面面积得到一定补偿，丁坝引起的壅水也会相应减小。
动床丁坝壅水特别是洪水位的壅高对工程有实际的指导意义，这关系到河道的行洪能力和防洪安全，因此有必要对此开展研究。
2淹没丁坝壅水理论分析2.1定床壅水计算1、阻挡流量丁坝上游壅水的根本原因，在于丁坝的不透水性，使对水流起阻挡和压缩作用。
这样，原来可以通过丁坝坝体的那部分水流必须绕过坝体从坝顶溢过或从坝头以外至对岸流过。
为此，通常定义，由于丁坝阻挡原水流使之绕过坝体通过的那部分流量为阻挡流量。
对于矩形河槽，布设丁坝时假定流速沿河槽宽度分布均匀，而流速沿水深的分布假定符合指数分布规律即式（1）：式中u为距床面距离为y处的流速，U0为垂线平均流速，m为指数，H0为原水深。
根据以往的研究，可取m=6，因此阻挡流量有如下表达式[4]式中L为坝长，D为坝高。
此公式仅适用于单坝情况。
同时引入丁坝对水流的阻挡和压缩程度的参数-流量压缩比η=,其中Q为河槽总流量。
2、壅水计算方法[2]如图所示，Ⅰ-Ⅰ为丁坝上游最大壅水断面，无丁坝和有丁坝时的水深分别为h1、h1+△z；流速分别为V1及V1+△V。
钱塘江河口盐官段混合式丁坝修建对水沙及河床影响的实测研
究
李建雄;周磊;徐洋洋;许嘉豪;段雪儿;夏春晨
【期刊名称】《浙江水利科技》
【年(卷),期】2024(52)3
【摘要】钱塘江北岸古海塘堤脚加固工程中,辅助围堰施工的临时性管袋黏土混合式丁坝对工程的顺利进行、提高施工效率起着至关重要的作用,然而目前对其周围水沙运动的研究较少,且缺乏相关实测资料。
考虑混合式丁坝修建的动态过程,利用无人机拍摄水流视频结合LSPIV(粒子图像测速)处理技术对丁坝修建前、中、后期周围的流场进行分析,并对丁坝附近的地形进行跟踪测量,同时对不同潮差的水流含沙量进行现场测定。
结果表明,丁坝具有改变水流方向,减少水流对河岸冲刷的作用,且丁坝越长,挑流作用越明显,为围堰施工提供了较为平缓的水流条件;混合式丁坝对坝后处的促淤效果明显,且坝后地形变化与含沙量密切相关,潮差越大,水体含沙量越高,丁坝后河床淤积幅度越大,有利于提高围堰的施工效率。
研究成果对之后相关物理模型和数值模拟的研究提供数据支持。
【总页数】8页(P57-63)
【作者】李建雄;周磊;徐洋洋;许嘉豪;段雪儿;夏春晨
【作者单位】中国电建华东勘测设计研究院有限公司;浙江工业大学土木工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TV148.1
【相关文献】
1.引水对钱塘江河口段河床淤积的影响
2.钱塘江河口近口段取水口附近河床局部冲刷试验研究
3.多年调节水库对河口河床冲淤的影响——以新安江水库对钱塘江河口影响为例
4.钱塘江河口河流段人类活动对河床的影响
5.钱塘江河口盐官段主汛期前含沙量特性研究
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丁坝勾长比对坝头冲淤特性的影响
程昌华;刘建新
【期刊名称】《重庆交通大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】1994(000)003
【摘要】本文通过勾头型组合丁坝的概化模型试验，对勾头段长度（Ｄ）变化与坝头冲淤特性的关系进行了分析和探讨，结果表明：（１）随着勾长比Ｄ／Ｌ的增大，勾头丁坝对坝头水流分离区的制涡作用也逐渐增加；（２）Ｄ／Ｌ的变化，对坝头冲刷坑深度和坝后冲淤变形范围有明显的影响；（３）Ｄ／Ｌ＝０．３３－０．５０范围不仅是坝头水流变化和冲淤变化的敏感域，而且是从丁坝特性向顺坝特性转化的临界范围．
【总页数】8页(P75-82)
【作者】程昌华;刘建新
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TV863
【相关文献】
1.勾头长度对非淹没丁坝周围水流特性的影响 [J], 胡旭跃;杨陆鑫;沈小雄;陈健强;许足怀;钟佳昌
2.钱塘江河口护塘丁坝坝头异型块体的防冲特性 [J], 杨火其;吴德忠;王文杰;仲明刚
3.坝头形式对丁坝附近水流结构的影响分析 [J], 方强; 黄赛花; 王继保; 陈艳超
4.丁坝坝头冲淤的三维数值模拟 [J], 彭静;玉井信行;河原能久
5.竖轴旋涡对丁坝坝头块石颗粒起动的影响 [J], 陈小莉;马吉明
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关于利用对口丁坝整治游荡性河道的研究关于利用对口丁坝整治游荡性河道的研究摘要：在小浪底水库投入运用后，黄河下游花园口站百年一遇洪水为15700m3/s。
即使发生1958年型22300m3/s的洪水，经小浪底水库调节后花园口站洪峰流量也会小于10000m3/s[1]。
小浪底水库投入运用不仅削减了洪峰，同时也使进入下游的水沙条件发生较大变化。
关键词：对口丁坝整治游荡性河道引言在小浪底水库投入运用后，黄河下游花园口站百年一遇洪水为15700m3/s。
即使发生1958年型22300m3/s的洪水，经小浪底水库调节后花园口站洪峰流量也会小于10000m3/s[1]。
小浪底水库投入运用不仅削减了洪峰，同时也使进入下游的水沙条件发生较大变化。
在运用初期3～5年内水库将下泄清水[2][3]，高村以上河段将产生大量冲刷，河道的泄洪能力将逐渐增大。
在以后的相机排沙运用期，平、枯水年水库仍将蓄水拦沙运用，只有在中游产生大洪水时才有排沙机会。
因此小水挟沙过多对下游河槽造成严重淤积问题在这一时期基本上不会出现。
洪峰流量的减小和水沙搭配条件的变化，为游荡性河道整治创造了新的条件，水库的调水调沙运用需要游荡性河道整治配合，从而充分发挥小浪底水库调水调沙的作用，进一步把高村以上河段治理好。
游荡性河槽的整治宽度受多方面控制，即泄洪输沙的需求与控导河势的要求。
其中输沙的需求与控导河势要求大体上是一致的。
过宽虽然利于排洪，但输沙与控导河势的能力较差，因此，必须综合考虑泄洪、排沙与控导河势不同需求，确定合理的整治宽度。
一、不同历史时期对游荡性河槽整治宽度的建议早在1922年美国水利工程师费礼门[4]认为黄河下游堤距过宽是治理困难的主要原因，他根据京杭运河与黄河汇口石洼、位山、姜沟三处洪水期，洪峰流量8000～10000m3/s，最大含沙量9%～10%，实测河道断面自行刷深的情况，提出整治河宽为1/3英里(约为538m)的设想。
1946年在严恺院士主持下制定了黄河下游治理初步规划[5]，下游河道整治宽度定为500m，其主要理由是，黄河山东河道虽然比降小，河宽小，但水深大。
对口丁坝双岸整治对黄河下游河道冲淤的影响田世民;张防修;刘香君;韦诗涛;李东阳【摘要】选取低含沙水沙系列、枯水多沙水沙系列以及规划设计的未来50 a水沙系列,利用黄河下游一维水沙数学模型,模拟计算了对口丁坝双岸治理方案下黄河下游河道在3种水沙系列条件下的冲淤状况.结果表明,游荡性河段采用对口丁坝方案整治后,输沙能力得到了提高,该河段多输送的泥沙一半以上输送到利津以下,其余部分淤积在高村—利津河段,其中淤积以高村—艾山河段为主,艾山—利津河段的冲淤情况与现状相比变化不大.%The governance strategies and regulation measures for the Yellow River have always been discussed for generations.In recent years,some researchers suggested controlling the wandering reach with the counterpart spur dikes in the Lower Yellow River to increase the sediment transport capacity.To study the effects of the counterpart spur dikes,three different kinds of runoff and sediment series were selected.The erosion and deposition situation in the Lower Yellow River was simulated by a 1-D numerical model.The results indicate that the sediment transport capacity of the wandering reach can be increased under the remediation of counterpart spur dikes.More than a half of the extra sediment from the wandering reach is transported to the downstream reach of Lijin station.The rest deposits between Gaocun and Lijin station,especially in the reach from Gaocun to Aishan station.The erosion and deposition situation between Aishan and Lijin station varies little before and after the construction of counterpart spur dikes.【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】5页(P9-13)【关键词】对口丁坝;双岸整治;冲淤;黄河下游【作者】田世民;张防修;刘香君;韦诗涛;李东阳【作者单位】黄河水利科学研究院水利部泥沙重点实验室,河南郑州 450003;黄河水利科学研究院水利部泥沙重点实验室,河南郑州 450003;河南省水利勘测设计研究有限公司,河南郑州 450008;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州 450003;河南黄河勘测设计研究院,河南郑州 450003【正文语种】中文【中图分类】TV85黄河下游河道弯曲率在1.07～1.28之间[1],在受到大型水库影响之前的1919—1960年,每年进入黄河下游的泥沙为16亿t,其中4亿t淤积在河道中,12亿t输送入海[2]。
- 122 -生 态 与 环 境 工 程丁坝是应用广泛的河道建筑物，主要作用为保护河岸不受来流冲蚀而导致河堤损坏，同时在改善航道，维护河相方面发挥重大作用。
为防止修筑的丁坝在水流作用下产生破坏，学者们进行了多方面研究，钱盛杰等[1]对涌潮作用下弯道丁坝局部冲刷试验进行了研究，研究结果表明：在涌潮作用下，位于弯道的丁坝局部冲刷坑比直道段深0.40~2.50m 。
刘丹丹等[2]通过水流冲刷试验，研究了不同丁坝间距下的水流特性，研究结果表明：随着丁坝间距的缩短，坝下游水位下降变缓。
李文勇[3]对不同透水状况下丁坝水力特性进行了研究，研究结果表明：不透水丁坝的分离角、最大冲刷深度、冲刷面积均大于透水丁坝。
以上学者对丁坝的局部冲淤特征进行了研究，对丁坝间的水力特性进行了分析，本文参考以上研究结论，通过模拟河道试验，根据河道矩形和三角形丁坝周围的冲刷形态，在不同水力条件下，对丁坝的冲淤特征进行了研究，对河道的冲刷深度、冲刷孔体积变化及泥沙沉积变化进行了分析。
1 试验材料与方法1.1 试验材料通过矩形直水槽试验（图1），对三角形和矩形丁坝冲刷沉积规律进行研究。
水槽侧壁采用树脂玻璃，设置玻璃的厚度为10cm ，水槽的尺寸为730cm ×75cm （长度×宽度）。
在水槽末端设置尾门，通过调节尾门的高度来控制水槽内水流深度，在水槽出水口设置储水池，从储水池中流出的水流经过测量井，通过测量井可测量水槽内水流流量。
水槽截面图如图1（a ）所示。
在水槽底部，均匀覆盖直径为0.5mm~0.8mm 的泥沙。
本次试验采用8mm 的透明玻璃制备矩形丁坝和三角形丁坝，在试验过程中确定矩形丁坝和三角形丁坝的冲刷模式及冲淤特征。
将制备完成的丁坝以4个为一组安装在水槽壁上，与水槽壁垂直。
丁坝的有效长度和间距分别为水槽宽度的20%（L e =0.15m ）和丁坝有效长度的3倍（S l =0.45m ）。
所有试验均采用非淹没矩形丁坝，三角形丁坝倾斜在水槽壁和水槽床间，水槽壁上的丁坝顶部与水面在同一水平面。
丁坝布置形式对中小河流栖息地影响的数值模拟研究
魏文杰;张小霞;张新华
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2017(0)9
【摘要】丁坝是广泛使用的河道整治和维护建筑物。
同时,丁坝又具有保护水生态多样性和改善河流栖息地的功能。
丁坝周围水流具有较强的紊动特性,不同的丁坝
布置形式对河流流态、水沙结构影响较大,进而影响河流水生生物的栖息地演变。
为摸清何种丁坝布置形式对栖息地改善最为有利,基于IFIM理论,将二维浅水模型、泥沙运动和河床演变模型与栖息地加权可用面积计算模型耦合,探讨了不同丁坝布
置形式对中小河流典型鱼类栖息地的改善作用。
结果表明,采用对口丁坝布置形式
时流场对称性强、流态较好,可得到较优的栖息地可用面积WUA,研究成果也可为
河流水生态修复与管理提供一定参考。
【总页数】6页(P136-140)
【关键词】IFIM;二维浅水模型;丁坝布置形式;水生生物栖息地
【作者】魏文杰;张小霞;张新华
【作者单位】贵州省水利水电勘测设计研究院;四川大学水力学与山区河流开发保
护国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV135
【相关文献】
1.基于弯道流凌影响的丁坝布置形式的数值模拟 [J], 孙瑶;花健灵;常俊德;孔德坤
2.丁坝对河流污染物迁移扩散的影响模拟研究 [J], 吴二雷;石辉;赖志强
3.航道整治丁坝对城区中小河流鱼类栖息地的影响研究 [J], 李强;刘锐;李冰冻;姜国珍;张新华
4.丁坝挑角对周围流场影响的三维数值模拟研究 [J], 胡志毅
5.丁坝挑角对周围流场影响的三维数值模拟研究 [J], 胡志毅
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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: AStudy on influence law of groin design parameters on riverbed scouring and siltationWANG Zhen，LIU Huanfang，WANG YanyanAbstract: Once a groin is built in the natural river，new changes of the flow velocity field around the groin may appear as follows: local scouring intensified in the zone of flow velocity increased，endangering the groin safety; while sediment deposited behind the dam in the zone of flow velocity decreased，forming a sedimentation area．On the basis of previous research achievements，and by using the volume calculation function of Sufer，the influence of groin design parameters on riverbed scouring and siltation was explored according to movable bed experiment．The study results show that the scouring and siltation increases as the length of groin increases while the increasing extent of siltation is greater than that of scouring．Moreover，under otherwise equal conditions，the scouring and siltation of orthogonal groin decrease with the reduction of bucket-slip angle，and the decreasing tendency of scouring is much greater than that of siltation．Key words: scouring mechanism; flow structure; scouring and silting law;gabion groin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［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10 m× 10 m × 0．5 m(长×宽×深)矩形水槽内进行，坡度为1 /5 000，综合糙率为0．178。
在保证来流流量保持18 L /s 不变，佛汝德数Fr =0．400 1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°，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10 cm厚的河沙，河沙干容重为2．63 g /cm3，中值粒径为0．5mm。
丁坝设在距水槽入口4 ～ 7 m 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，绝大部分水流沿坝面从高压区流向低压区形成横向流动，这股横向下切水流和纵向的主流相互叠加，形成高速螺旋涡流，下切的高速螺旋涡流首先冲刷坝头附近的床面，挟带泥沙，席卷着向下游流去，形成最初的坝头冲刷坑。
随后，冲刷坑在坝上游迎水面横切水流的作用下沿坝面向坝根发展，产生沿坝面下切的流速，更加剧了横向的冲刷，最终沿坝面形成横向冲槽;同时，在高速螺旋涡流的作用下，冲刷坑也在纵向加深并沿纵向向下游延伸，冲刷坑内被卷起的泥沙呈螺旋上升向冲刷坑两边扩散，其中一部分被带到主流区，参与沿程冲刷，另一部分被输运到淤积体表面。
同时，挟带到下游的泥沙在坝后流速减小区形成淤积，初期的淤积体呈狭长型。
随着冲刷的加剧，更多的泥沙在坝后沉积，使坝下游淤积体逐渐向下延伸变宽。
随着淤积体的加高，淤积体上面的水深减小，流速增大，促使淤积体表面沉积的泥沙向淤积体尾部扩散，使淤积体伸长，高程也逐渐被抬高。
随着坝后淤积带的延伸变宽加高，淤积速度明显减缓，当漩涡的能量不足以将挟带的泥沙送上淤积高度的时候，坝后淤积结束。
此时，冲刷坑内紊动流速仍大于泥沙起动流速的部分水流仍较为缓慢地增加冲刷坑的深度和宽度，直至冲淤平衡，最终形成如图1所示地形，它较直观地还原了冲淤稳定后的河床形态。
3 丁坝设计参数对河床冲淤的影响Surfer 软件具有强大的平面与三维图绘制功能及体积计算功能，已经被广泛运用于土石方量计算、库容计算和固体矿采剥工程量计算等工程领域中［4］。
胡学宁等人利用Surfer 进行了土石方工程量的应用计算，但未对其精度和可靠性进行分析5］;陈主安在此基础上对Surfer 在进行土地整理时土石方体积计算的数据网格化方法、体积计算原理和精度进行了理论分析和试验研究，证实利用Surfer 进行网格化和体积计算的精度是可靠的［6］;雷雨等人提出利用Surfer 进行了河道演变的分析，但未进行试验验证［7］。
笔者利用Suffer 软件的体积计算功能，计算不同工况下丁坝附近的河床冲淤量变化，探讨丁坝设计参数的改变对河床冲淤变化的影响规律。
3．1 坝长对河床冲淤变化的影响规律利用Suffer 软件计算在其他条件不变的情况下不同坝长丁坝附近河床的淤积量、冲刷量及净体积的变化量，点绘出不同坝长的淤积量、冲刷量与坝长30 cm(缩窄比0．3)时淤积量、冲刷量的比值随丁坝缩窄比的变化曲线，如图2 所示。
由图2 可知，冲刷量和淤积量都随坝长的增加而增加，但冲刷量总是大于淤积量，这是由于被冲起的泥沙部分随主流冲向下游导致的。
随着坝长的增加，坝后淤积量增加的幅度要大于冲刷量的幅度，当坝长达到30 cm时，冲刷量和淤积量几乎相当。
坝体附近的局部冲刷对坝体的安全是不利的，但坝后淤积带和保护区的范围与丁坝工程的效果密切相关，因此，在实际工程建设过程中，丁坝附近的局部冲淤效果不仅仅考虑坝长还应综合考虑其他因素，根据工程实际情况，选择一个最优的坝长，既能达到保堤护岸的目的，又能保证工程安全运行。
3．2 挑角对河床冲淤变化的影响规律利用Suffer 软件计算在其他条件不变的情况下，不同挑角作用时的淤积量和冲刷量，点绘出不同挑角工况下的冲刷比(即非正交丁坝冲刷量与正交丁坝冲刷量的比值) 和淤积比(即非正交丁坝淤积量与正交丁坝淤积量的比值)，如图3所示。
当挑角为75°时，冲刷量及淤积量和正交丁坝时相当;当挑角为60°时，淤积量为正交丁坝时淤积量的98%，但冲刷仅为正交丁坝的71%;当挑角为45°时，淤积量为正交丁坝的淤积量的80%，但冲刷仅为正交时冲刷量的56%;当挑角30°时，淤积量为正交丁坝的淤积量的59%，但冲刷仅为正交时冲刷量的30%。
由此可见，相比正交丁坝，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淤积量的减小趋势。
这是由于随挑角的减小，丁坝缩窄作用和挑流作用减弱，使得水流平顺的进入下游，减小了坝头的冲刷。
4 结论本文利用Suffer 软件的体积计算功能，计算了不同坝长和挑角的丁坝作用后丁坝附近的冲淤量，结合动床试验的观测资料，对铅丝笼透水丁坝的局部机理和冲刷过程进行了详细的分析和研究，得出以下结论。
(1) 冲刷量和淤积量都随着坝长的增加而增加，但坝后淤积量增加的幅度要大于冲刷量增加的幅度。
(2) 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淤积量的减小趋势。
参考文献:［1］郭汉生．铅丝笼在河道防护工程中的应用［J］．治淮，1993，(4):27-28．［2］张万有，李来伟，宋彩霞，等．铅丝笼丁坝在河道整治工程中的应用［J］．河南水利，2005，(4):23-24．［3］刘树清．大体积铅丝笼丁坝护岸治理病险堤段［J］．四川水利，1998，(1):23-25．［4］韩丽娜，石昊苏．利用Surfer8．0 绘制地质等值线图［J］．计算机与现代化，2008，(11):84-87．［5］胡学宁，高明，石铁矛．应用MapInfo7 和Surfer 8．0 计算土方工程量［J］．沈阳建筑大学学报:自然科学版，2006，22(3):491-494．［6］陈主安．基于Surfer 的土地整理土石方量计算及精度分析［J］．工程勘察，2010，(5):53-56．［7］雷雨，尹富国，周银军．Surfer 在河道演变分析中的应用［J］．人民黄河，2010，32(1):25-26．作者简介:王振，男，硕士研究生，主要研究方向为工程水力学。
