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丁坝作为长江中常用的坝体类整治建筑物,可以有效地提高航道水面线高度、减小航道流速和减轻水流对边岸的冲刷,从而起到保护航道的作用。在实际工程中的丁坝多为梯形横断面的抛石丁坝,在现有的资料当中很少有改变丁坝坝身剖面形式对航道水沙特性影响的研究。此外,长江航道中污染严重,近年来对航道水污染物的重视,为保护航道生态,整治建筑物对污染物的扩散截留影响的研究显得尤为重要。因此,研究不同结构型式丁坝水流特性和对航道污染物扩散截留的影响具有重要的意义。本文研究对象为航道整治中最常见的普通实体丁坝及课题组提出并已获国家专利的新型丁坝,所得结果对选取坝体曲线和空隙尺寸以及更好地发挥丁坝在航道整治中的作用,具有一定的参考价值。
本论文在众多研究成果基础上,制作了两组不同剖面形式的普通实体丁坝以及四组不同空隙尺寸的新型透水丁坝,通过恒定流定床物理模型试验和理论分析相结合的方法,系统研究了在不同控制流量、不同剖面形式、不同空隙尺寸和不同污染物投放位置条件下,丁坝附近水面线、表面流场以及对航道污染物扩散影响情况,得到丁坝在不同条件下的水流特性和对航道污染物扩散的影响。主要研究成果如下:
(1)新型丁坝在改善上下游水深、增加束窄段水深以及减小航道流速方面要优于普通丁坝;且具有一定空隙尺寸的新型透水丁坝可以更加有效的降低水面线比降和减缓束窄段水流流速。
(2)丁坝坝中与坝头位置污染物浓度变化最大,丁坝对于右岸(丁坝对岸)投放点投放的重金属污染物扩散影响要大于左岸(放置丁坝岸)投放点,且距丁坝越近的投放点影响越大,新型实体丁坝坝前截留污染物效果要优于普通实体丁坝,但新型透水丁坝效果又有所下降。
(3)丁坝会改变航道中表面溢油的扩散路径,从而将溢油扩散至束窄段,增加溢油扩散面积,新型透水丁坝可有效地减少溢油在经过丁坝段的扩散面积。
相对于普通实体丁坝,新型丁坝在改善航道、截留污染物方面都要优于普通实体丁坝,且增加一定的空隙尺寸,会更加有效地降低航道水面线比降,起到保护航道、改善水质的作用。通过对比求出一个最优的空隙尺寸,使得新型透水丁坝在各方面的影响效果达到最佳。
本论文在众多研究成果基础上,制作了两组不同剖面形式的普通实体丁坝以及四组不同空隙尺寸的新型透水丁坝,通过恒定流定床物理模型试验和理论分析相结合的方法,系统研究了在不同控制流量、不同剖面形式、不同空隙尺寸和不同污染物投放位置条件下,丁坝附近水面线、表面流场以及对航道污染物扩散影响情况,得到丁坝在不同条件下的水流特性和对航道污染物扩散的影响。主要研究成果如下:
(1)新型丁坝在改善上下游水深、增加束窄段水深以及减小航道流速方面要优于普通丁坝;且具有一定空隙尺寸的新型透水丁坝可以更加有效的降低水面线比降和减缓束窄段水流流速。
(2)丁坝坝中与坝头位置污染物浓度变化最大,丁坝对于右岸(丁坝对岸)投放点投放的重金属污染物扩散影响要大于左岸(放置丁坝岸)投放点,且距丁坝越近的投放点影响越大,新型实体丁坝坝前截留污染物效果要优于普通实体丁坝,但新型透水丁坝效果又有所下降。
(3)丁坝会改变航道中表面溢油的扩散路径,从而将溢油扩散至束窄段,增加溢油扩散面积,新型透水丁坝可有效地减少溢油在经过丁坝段的扩散面积。
相对于普通实体丁坝,新型丁坝在改善航道、截留污染物方面都要优于普通实体丁坝,且增加一定的空隙尺寸,会更加有效地降低航道水面线比降,起到保护航道、改善水质的作用。通过对比求出一个最优的空隙尺寸,使得新型透水丁坝在各方面的影响效果达到最佳。