格狀膜袋水動力特性探究范文

本站小編為你精心準備了格狀膜袋水動力特性探究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：生態(tài)護岸結構應用于工程建設，可以和傳統工程措施相輔相成，穩(wěn)固洲灘、平順水流，并可以加強工程建設中對沿線環(huán)境和景觀的保護。本文采用理論分析結合水槽試驗的方法，研究生態(tài)膜袋護坡結構水動力特性。

關鍵詞：水槽試驗；格狀膜袋；水動力特性

引言

傳統的航道整治工程在維護航道穩(wěn)定與安全，確保行洪順暢等方面功不可沒，并將擁有持續(xù)的生命力，但由于強調工程的耐久性與整治效果，較少考慮工程與河道生態(tài)之間的關系以及環(huán)境需求，因而存在一些不足，傳統工程施工與營運期間大量、頻繁的人類活動，也將不可避免地對周邊水域的生態(tài)環(huán)境造成一定的影響。為了適應河流生態(tài)修復的需要，落實長江航道整治護岸工程的生態(tài)環(huán)保的需求，擬通過理論分析結合水槽模型試驗的手段對專題提出的格狀膜袋護坡結構的水動力特性開展研究，優(yōu)化結構尺度、布置方式等，為生態(tài)膜袋護坡結構在長江航道整治護岸工程中的應用提供技術支撐。

一、工程概況

生態(tài)護岸位于鰻魚沙右汊右岸下段護岸，生態(tài)護岸采用格狀膜袋護坡結構，對坡面進行找平、修整，保證坡面平順、無明顯凸凹、無雜物，坡面平整度不大于100mm。坡頂采用塊石壓載，塊石底寬2.0m、高1.0m。膜袋順岸線方向長度25.5m，搭接長度為5.0m，為了方便施工，每隔4.4m設置一個分段。平行及垂直于水流方向設置膜袋肋，肋中沖混凝土，肋高0.35m、肋間距2.2m，兩個肋之間設置單層土工布，充填拌合草種的植物基質，每層土工布形成的格狀膜袋厚0.1m。

二、試驗水槽選擇

水動力特性及水流作用下的防沖促淤效果等大比尺試驗在變坡水槽中進行，水槽長44m、寬0.8m、深0.8m，可調最大底坡14‰，試驗時水槽底坡固定為1‰，模型采用水流自循環(huán)系統，進口流量采用電動閥及電磁流量計控制，并設PVC管群消能平順水流，出口通過步進電機控制格柵尾門的開度進而控制尾門水位。

三、設計護岸結構模擬與制作

為便于結構加工，水動力特性及促淤性能試驗采用有機玻璃管按幾何相似進行縮尺模擬，為保證膜袋表面糙率相似，在有機玻璃管表層粘貼棉布。在最終確定生態(tài)膜袋結構推薦型式后，護坡結構型式按幾何相似和質量相似進行縮尺模擬，開展結構穩(wěn)定性試驗。

四、計算結果

針對格狀膜袋設計護岸結構，開展水動力特性及促淤性能試驗。1．垂線流速、紊動強度變化圖2為設計格狀膜袋結構（20cm）相鄰兩壓載體間縱向（順水流方向）沿程流速u、紊動強度σx垂線分布。從圖中可以看出，兩壓載體之間膜袋頂部區(qū)域流速明顯減小，護坡上游行進水流膜袋頂部點流速約0.85m/s，進入膜袋內近底流速減小至0.2~0.7m/s；水體紊動強度則明顯加大，護坡上游行進水流膜袋頂部紊動強度σx約0.1m/s，進入膜袋內σx加大至0.18~0.28m/s。．流速、紊動強度沿程分布膜袋表層之上3cm處流速、紊動強度縱向（順水流向）沿程變化，可以看出，壓載體之間近底流速由0.35m/s逐漸加大至0.67m/s，而紊動強度則由0.22m/s逐漸減小至0.16m/s。圖5設計格狀膜袋結構（20cm），膜袋表層之上3cm處流速、紊動強度縱向（垂直水流向）沿程變化，可以看出，在水槽單向水流作用下壓載體之間近底流速橫向沿程呈對稱分布，中間小（0.65m/s）、靠近壓載體大（0.91~1.02m/s），而紊動強度則為中間較大（0.18~0.2m/s）、兩端小（0.15m/s）的特征。

四、結論

采用理論分析結合水槽試驗的方法，研究格狀膜袋護坡結構水動力特性，格狀膜袋結構能夠對行進流速有了較大衰減，為植物生長提供了較為適宜的水動力環(huán)境，但在膜袋表層附近的近地流速和紊動強度較大。

參考文獻

[1]中交上海航道勘察設計研究院有限公司、長江航道規(guī)劃設計研究院，等.長江南京以下12.5米深水航道二期工程初步設計報告[R].2015年5月.

[2]《內河航道與港口水流、泥沙模擬技術規(guī)程》（JTJ/T232-98）[S].

[3]李昌華，金德春.河工模型試驗[M].北京:人民交通出版社，1981年.

[4]何超勇，琚烈紅，馮衛(wèi)兵.蘇南運河船行波現場觀測及物理模型試驗研究[J].水運工程，2012，（8）：130-135.

作者：楊有軍；吳福林 單位：中設設計集團股份有限公司