长江上游航道整治建筑物水毁机理及监测修复技术

第1章 概论
1．1 研究背景及研究目的
1．2 航道整治建筑物水力特性研究现状
1．2．1 丁坝水力学问题研究进展
1．2．2 丁坝附近紊流特性的研究
1．2．3 整治建筑物三维水流数学模型发展现状
1．3 航道整治建筑物水毁机理研究概况
1．3．1 丁坝冲刷深度与范围研究
1．3．2 水毁机理与破坏程度
1．3．3 丁坝防冲措施
1．3．4 丁坝维护措施

第2章 长江上游航道整治建筑物类型及水毁情况
2．1 已建整治建筑物概况
2．1．1 整治建筑物基本情况
2．1．2 坝体类型及功能
2．1．3 整治建筑物工程结构特征
2．2 已建坝体水毁情况分析
2．2．1 坝体的水毁类别
2．2．2 坝体水毁部位及破坏程度
2．3 坝体稳定性影响因素研究
2．3．1 坝体水毁的主要影响因素
2．3．2 坝体水毁原因分析

第3章 概化模型试验设计及试验内容
3．1 水槽概化模型设计
3．1．1 模型设计依据
3．1．2 模型各项比尺的确定
3．2 清水定床试验
3．2．1 定床试验方案
3．2．2 定床试验观测内容
3．3 清水动床冲刷试验
3．3．1 动床试验方案
3．3．2 动床试验观测内容

第4章 丁坝水力特性
4．1 水面线分布
4．1．1 纵向水面线
4．1．2 横向水面线
4．1．3 水面线的二维分布
4．2 丁坝局部水头损失
4．2．1 丁坝局部水头损失理论研究
4．2．2 丁坝局部水头损失分析
4．3 流速分布
4．3．1 整个测区流速分布
4．3．2 横断面垂线平均流速分布
4．3．3 横剖面垂向流速分布
4．3．4 丁坝附近水流流态
4．4 水流紊动分析
4．4．1 水流紊动能分析
4．4．2 水流紊动强度分析

第5章 丁坝水毁机理
5．1 丁坝水毁过程分析
5．1．1 丁坝及床面变形分析
5．1．2 丁坝冲刷深度过程分析
5．1．3 丁坝坝面及背水坡水毁机理
5．1．4 丁坝坝根水毁现象及成因分析
5．2 丁坝冲刷坑的形成过程及计算公式
5．2．1 冲刷坑的形成过程
5．2．2 影响冲刷坑深度的主要因素
5．2．3 冲刷坑的范围及确定方法
5．2．4 冲刷坑的计算公式
5．2．5 丁坝冲刷坑计算实例
5．3 丁坝对推移质输沙率影响分析
5．3．1 推移质输沙率计算公式的选择
5．3．2 推移质输沙率沿程变化分析
5．4 丁坝周围水流紊动与冲刷的关系
5．5 坝体结构形式稳定性及防冲措施研究
5．5．1 坝体结构形式的稳定性
5．5．2 丁坝护底防冲试验及防冲措施研究
……

第6章 航道整治建筑物水毁的预防及监测修复措施
第7章 航道整治建筑物三维水流数值模拟

参考文献
附图

《长江上游航道整治建筑物水毁机理及监测修复技术》：
　　1.3.3 丁坝防冲措施
　　刘海涛等提出丁坝的损坏往往是由于冲刷破坏引起的。坝头受水冲刷严重，通常坝头外侧冲成深坑，危及丁坝基础，故坝头部分的基础埋置深度应大于坝身的埋置深度。坝根与坝身的基础可浅些，但不能浅于冲刷线。既然坝头受冲刷是丁坝损坏的最主要和最直接的原因，那么解决好坝头的防护就是防止丁坝损坏的最根本的措施。①丁坝平台基础防护：在丁坝坝头周围修建一定宽度的平台的基础防护，其作用是一方面阻止坝头不利水流直接冲刷基础床面；另一方面可加剧水流紊动和液固相的摩擦，削减水流能量，从而减少局部冲刷深度。②坝头顺降低坝防护：在坝头顺坝身方向修筑一段短的低坝，其作用是在洪水位较高时，低坝能最大限度地限制洪水底部潜流，减轻了水对坝体的冲刷和淘蚀，同时由于坝身较低，对整个河道行洪不会造成过大的阻塞。
　　张玮等指出一般可以通过两种途径来提高散抛石坝的防水毁性能：一种方法是提高坝体表层单个块体的形状稳定系数，如在防波堤设计中，常采用人工块体来代替天然块石，使得形状稳定系数由4提高至24～28，稳定性大为改善；另一种方法就是增加坝体护面块体的整体性，如采用合金钢丝笼、混凝土铰连体等，将整个坝体表层护住，使之形成～个整体。
　　秦宗模提出了如下几种措施：①用土工布做软体排先铺底，再在软体排上抛石。②在坝体缝隙灌砂浆，使抛石坝成为一个整体。③由于坝体垮塌是因坝脚被淘空所致，只要能护住坝脚，就解决问题，由此提出钢筋穿石护坝，就是把一定规格的块石，用风钻打孔，再用φ12mm的钢筋把打好孔的块石一个一个地穿起来，把一串一串的串石放在坝体的迎水坡和背水坡。根据河床质的软硬情况，决定拖出坡脚的长度，即使坝脚的砂卵石被淘空，串石本身是个柔性结构，它因自重往下掉，以达到护住坝脚的作用，同时也护住了迎水坡和背水坡的面石，从而就保护了坝体。林发永指出丁坝坝身结构相对坝头而言比较薄弱，因此一旦坝身侧冲坑形成和发育，对丁坝安全更加不利。丁坝冲刷坑基本完全处在水下，平时用肉眼很难观察到，且丁坝坝身侧水域一般船只无法靠近，常年水下测量也只能一笔带过，往往只有等到坝身松动以后，才能加以重视。这就造成丁坝坝身侧冲刷坑的发育较为隐蔽，其危害性更大。
　　杨火其等提出要使块体在坝头冲刷坑部位保持稳定应尽量不让涌潮的能量消耗在坝头冲刷坑部位。基于这一思路，结合对块体抗冲流速公式的分析，提出改善块体坝头防冲效果的方法。块体的抗冲能力，不仅与块体的重量（大小）有关，而且与它所处地点的水深（大小）有关，同时还与基面的相对粗糙度、块体群的空隙率等因素有关。
　　方达宪探讨了平台加齿坎基础冲刷防护措施的削弱作用，建立了平台或平台加齿坎基础防护形式的局部冲刷深度的计算模式，合理选择丁坝基础冲刷深度的计算公式和基础冲刷防护的形式，降低其丁坝基础的埋置深度，使其既达到防冲效果最佳的防护形式，又达到减少水下污工量、方便施工及节省工程费用的目的。
　　1.3.4 丁坝维护措施
　　近20年来随着土工合成材料的应用，工程结构设计与施工技术得到了很大的发展。利用土工合成材料的反滤性能修做土工织物沉排体，铺放于丁坝易滑部位，可达到护底、护坡，防止淘刷的目的。在黄河下游有代表性的试验研究主要有以下几方面。
　　1）编织袋装水泥土沉排坝
　　1985年5月河南黄河河务局在封丘大官控导工程12#坝进行了编织袋装水泥土沉排坝试验，沉排是由众多藕状条型编织袋缝制在一起，组成所需尺寸的排体，袋上下及袋与袋之间用化纤绳联结成一体。
　　2）充泥长管袋沉排坝
　　1988年修建的封丘禅房控导工程34#坝为充泥长管袋软体沉排坝，长管袋沉排下层为防冲排布，排布分数块铺放，每块四周要折边缝成套角，以穿化纤绳便于铺放，排布上压载物为垂直于坝轴线的充土长管袋，管袋内用混凝土输送泵充填滩地沙土搅拌而成的高浓度泥浆。袋与袋之间在用化纤绳上下交错扎结在一起，以便保证排体的整体性。
　　3）充沙长管袋褥垫沉排坝
　　为解决充泥长管袋沉排向水中铺放防冲排布受气候及水流条件的影响，以及长管袋水下充填不宜控制，易造成压载不均等问题，1992年在封丘禅房控导工程中修筑了充沙长管袋褥垫沉排试验坝（禅房37#坝）。每个褥垫由两层土工布构成，底层为宽幅透水编织布，面层为折成“Ω”形、缝在底层上的窄幅不透水涂膜编织布，褥垫内充填高浓度泥浆，构成排布和压载体合二为一的新结构，并首次采用刚性的水泥土和整体模袋形式护坡。
　　……

导语_点评_词 

本书以长江上游航道整治建筑物水毁为研究对象，统计分析了整治建筑物的水毁类型及特征。在此基础上，通过物理模型试验和数学模型计算，重点研究不同结构型式的丁坝的水力特性及水毁机理，深入分析了整治建筑物破坏与水流泥沙运动及河床冲淤的关系，给出了整治建筑物水毁监测及修复技术措施等。这些研究成果发展和完善了航道整治整治建筑物水毁模拟方法、航道整治的理论与技术等，对航道整治与河道治理具有重要的参考价值和指导意义。该书可供从事航道整治、河床演变、流域规划与管理等方面的科技人员及高等院校有关专业的师生参考。

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