非淹没丁坝端坡对附近水流结构的调整作用
不同结构型式丁坝水流特性研究的开题报告
不同结构型式丁坝水流特性研究的开题报告一、选题背景丁坝是一种常见的水坝结构，其主要作用是调节河流的径流量，减轻洪水灾害的影响。
丁坝的结构形式多样，包括斜墙丁坝、U形丁坝、圆弧丁坝等，每种结构形式对水流的影响都不同。
因此，对不同结构型式丁坝水流特性的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究内容本论文拟研究不同结构型式丁坝水流特性，具体内容如下：1.分类研究不同结构型式丁坝的水文地理特征、建筑结构特征和水文学特性。
2. 基于理论分析和数值模拟，研究不同结构型式丁坝下游水流特性，分析水流的速度、压力、流量等参数，评估丁坝对下游水流的影响。
3. 通过现场实验，对不同结构型式丁坝进行水动力学试验，分析试验结果，验证理论模型的准确性，为坝体设计提供参考。
4. 在研究基础上，提出改善丁坝结构的建议和方法，以优化下游水环境和坝体性能。
三、研究意义研究不同结构型式丁坝水流特性，具有以下意义：1.为设计不同类型丁坝提供理论和实验依据，优化丁坝建设方案，提高丁坝的安全性和效益。
2.为探讨丁坝对河流环境的影响提供参考，优化河流的生态环境。
3.为研制丁坝新材料和新技术提供基础数据和试验结果。
四、研究方法本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法。
具体措施包括：1.通过文献收集和分析，梳理不同类型丁坝的建筑和水文学特性，为理论分析和数值模型提供参考。
2.利用ANSYS、FLUENT等软件对不同类型丁坝的水流进行数值模拟，分析丁坝对下游水流的影响。
3.通过现场试验，对不同类型丁坝进行水动力学试验，分析试验结果，验证理论模型的准确性。
五、预期成果本研究预期达到以下成果：1.对不同类型丁坝的水文地理特征、建筑结构特征和水文学特性进行深入研究，为丁坝坝体设计提供参考。
2.对不同类型丁坝的水流特性进行数值模拟和现场试验，分析其对下游水流的影响，为提高丁坝效益和安全性提供参考。
3.提出改善丁坝结构的建议和方法，优化下游水环境和坝体性能。
丁坝的原理
丁坝的原理
丁坝是指一种拦截水流实现防洪和灌溉目的的工程措施，也称为围河、堰、拦河堤等。
丁坝的原理可以从以下几个方面来解释。
首先，丁坝的原理包括了阻挡和引导水流。
通过在河道上设置一道固定的堤坝，可以有效地阻挡水流，使其不能顺利流过。
丁坝通常由土石、混凝土等材料构成，具有较高的耐水和抗压性能。
堤坝的高度和形状会影响水流的流动速度和流量。
通过调整丁坝的高度和形状，可以达到调节水流的目的。
其次，丁坝的原理包括了固定和稳定河床。
丁坝可以将水流引导到目标地点，如农田或人工水渠中，从而实现农田灌溉或其他用途的需求。
通过合理设计丁坝的位置和形状，可以使河床得到固定和稳定，防止水流冲刷和改变河道方向。
第三，丁坝还可以实现水资源的调节和分配。
在干旱地区，丁坝可以通过拦截和蓄积雨水，提供灌溉所需的水源。
在洪水时，丁坝可以起到调节洪峰流量、减少水流速度和缓解洪水灾害的作用。
通过灵活使用和管理丁坝，可以实现水资源的最优配置和合理利用。
此外，丁坝还可以用于防止咸水入侵和保护海岸线。
在某些地区，海水与淡水的交界处容易发生盐碱地，丁坝可以在河流和海洋之间建立一道屏障，阻止海水渗透到内陆，保护土壤和地下水的水质。
总之，丁坝的原理主要包括了阻挡和引导水流、固定和稳定河床、实现水资源的调节和分配，以及防止咸水入侵和保护海岸线等功能。
它是一种多功能的水利工程措施，通过科学设计和合理运用，能够有效地应对洪涝灾害、保障农田灌溉和维护生态环境等方面的需求。
丁坝工程2
用于整治山区弯道浅滩 在山区河流弯道浅滩，丁坝可布置在凹岸弯顶略上游，以调整 水流，加强对凸岸碛嘴的冲刷 用于整治山区急滩 对于某些山区急滩(包括滩段较短的窄槽型急滩)，可在滩口下 的一岸布置或两岸同时布置丁坝，壅高水位，减缓滩口流速 比降。
5.丁坝间距的确定 确定丁坝间距的原则 （1）为防止坝头、坝根受到冲刷，应使下一条丁坝的壅水 影响能避免上一条丁坝的坝头发生较大的跌水现象。同时应 使水流绕过坝头后形成的扩散水流边线能达到下一条丁坝有 效长度范围内，避免坝根冲刷。
(三)土心抛石丁坝
采用砂土或粘土料填筑坝体，块石护脚护坡，沉排护底。对于石 料缺乏的平原河流这种坝型较经济实用。同时这类坝型的坝心土料还可 以利用水力冲填方法修筑，大部分工作可以机械完成。 土心丁坝因具有 较好的护岸导溜作用，在我国黄河中、下游及北方中、小河流广泛使用 。 按照施工方法的不同，黄河下游土心丁坝又分为旱工、水工两种。
1972.3.15测 1975.3.11测
图4-12 莱茵河下游里斯深槽回填
整治建筑物结构设计
一、抛石丁坝
1．材料选用及粒径确定 抛石坝的石质，要选未风化的不溶于水的岩石 忌用页岩和疏松的砾岩等。 一般多用花岗岩、砂岩、玄武岩和石灰岩。 块石应具有合理的级配，坝身不宜采用片状石 坝体应按设计要求嵌砌牢固。
表.5～3.0)L 凹岸 (1.0～2.0)L (0.8～2.0)L 顺直段 (1.2～2.5)L
整治线方向与洪水方向夹角较大时，间距可适当缩小 顺坝内侧格坝间距可参照凸岸丁坝间距处理。
（2）采用推求“尖灭点”位置的方法 （3）由回流区确定丁坝的间距
整治建筑物的结构与设计
整治建筑物的作用与布置 整治建筑物构造 整治建筑物结构设计
一，丁坝
航道整治试卷A.
长沙理工大学考试试卷一．名词解释（每题2分，共10分）1、深泓线2、交错浅滩3、整治水位超高值4、跌水5、泡水二．填空（每题1.5分，共15分）1、潮汐河口流域来沙堆积在口门附近，常形成拦门沙或沙坎。
2、水运的主要优点：运量大、运费少、流域分布广泛水资源可以综合利用。
3、根据新河相对与老河的的平面位置，裁弯可分为内裁外裁两种方式。
4、山区河流滩险按碍航特征可分为浅滩、急流滩、险滩。
5、上游河段对浅滩演变的影响主要表现为进口段水利动力轴线位置的变化。
6、过渡段浅滩的主要类型有、、、。
7、航行阻力主要包括、。
8、航道宽度应包括、、。
9、基本水文站最低通航水位的确定方法有、两种。
10、按碍航原因山区河流碍航滩险可分为：、、。
三．选择题（在每个小题四个备选答案中选出一个正确答案，填在题末的括号中）（本大题共20小题，每小题1.5分，总计30分）1、弯道碍航流态主要是 D 。
A、跌水B、泡水C、环流D、扫弯水2、内河航标岸色一般是。
A、左白右红B、左黄右红C、左红右白D、左白右黄3、过渡段较短，一般会形成D。
A、正常浅滩B、散乱浅滩C、复杂浅滩D、交错浅滩4、一般情况下，挖槽宽度最大不宜超过原河宽的 B 。
A、1/2B、1/3C、2/3D、1/45、潮汐河口流域来沙运至河口后，当泥沙堆积在口门附近时称为 CA、盐水界B、浅滩C、拦门沙D、沙坎6、主导河岸一般是指以下哪一岸D 。
A、紧靠上深槽的一岸B、边滩较高的一岸C、洪水主流通过的一岸D、具有稳定深槽的一岸7、深槽演变的一般规律为 A 。
A、洪冲枯淤B、涨冲落淤C、洪淤枯冲D、全年淤积8、与勾头丁坝相比，丁坝坝头的冲刷范围、冲刷深度相对较 B 。
A、小B、大C、基本一样D、不可比9、“赶沙水”一般出现在 C 。
A、常年库区段B、浅滩上游C、回水变动段D、急流滩下游10、为达到“塞支强干”的作用，最常有的整治建筑物为 C 。
A、顺坝B、短丁坝C、锁坝D、潜坝11、如果左汊与右汊分流量之比为1:3，则其总阻抗模数之比为 D 。
丁坝及淹没丁坝冲刷公式研究
丁坝及淹没丁坝冲刷公式研究马兴华;周海【摘要】针对整治建筑物冲刷问题,依托长江南京以下12.5 m深水航道治理一期工程,研究探讨了普遍冲刷和淹没丁坝冲刷的冲刷规律、主要影响因素、冲刷机理.基于河流动力学基础理论,分别推导了基于起动流速、起动切应力的冲刷深度半经验半理论公式,经非淹没丁坝冲刷实例和淹没丁坝冲刷数模成果验证和率定,效果良好,适用于非淹没丁坝和淹没丁坝冲刷深度计算,从冲刷计算原理看,同样适用于顺坝及护岸冲刷深度计算.对其中有关冲刷深度半经验半理论公式的主要研究成果进行了系统总结.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】8页(P126-133)【关键词】整治建筑物冲刷;丁坝冲刷;护岸冲刷;普遍冲刷;冲刷公式【作者】马兴华;周海【作者单位】中交上海航道勘察设计研究院有限公司,上海200120;中交上海航道勘察设计研究院有限公司,上海200120【正文语种】中文【中图分类】U617.8整治建筑物冲刷关系到整治建筑物安全，是整治建筑物建设需要考虑的重要问题。
长期以来，国内外水利水运工程界通过工程实践、室内试验和理论分析，对整治建筑物冲刷深度开展了持续的研究，基于不同的工程条件，研究得到了众多整治建筑物冲刷经验公式和半经验半理论公式，内容涵盖顺坝及平顺护岸冲刷、丁坝冲刷、锁坝冲刷等[1-3]。
但整治建筑物冲刷问题十分复杂，准确预测整治建筑物的冲刷深度仍然是困扰工程界的一大难题。
为解决整治建筑物冲刷深度问题，2012年以来，上海航道勘察设计研究院依托长江南京以下12.5 m深水航道治理一期工程开展了专题研究[4-5]，研究揭示了普遍冲刷和淹没丁坝冲刷的冲刷规律、主要影响因素、冲刷机理；并基于河流动力学基础理论，分别推导了基于起动流速、起动切应力的冲刷深度半经验半理论公式，公式及参数经黄河下游非淹没丁坝冲刷实例和淹没丁坝冲刷数模成果验证和率定[5]，效果良好，适用于非淹没丁坝和淹没丁坝冲刷深度计算，从冲刷计算原理看，同样适用于顺坝及护岸冲刷深度计算。
非淹没复式断面丁坝区的流速分布规律
１ 研究背景
丁坝是航道整治、取水工程和海岸防护中的常 用建筑物，航道整治中通常可将丁坝设计成单一断 面形式（简称“单式断面丁坝”），但在某些汛期泥沙 淤积严重的河段，为减少洪水期淤沙量、增加退水期 冲刷量，常采用 ２级整治水位相结合的形式，同时为 减小洪水水位壅高影响，将较高一级整治水位的整 治线宽度适当增加，从而形成阶梯状的复式断面丁 坝（或称“阶梯形丁坝［１］”）。目前，复式断面丁坝已 在 长 江、珠 江 和 西 江 等 滩 险 航 道 整 治 中 广 泛 应 用［１－２］。
第 ３５卷 第 ６期 ２０１８年 ６月
长 江 科 学 院 院 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｄｏｉ：１０．１１９８／ｃｋｙｙｂ．２０１６１３０５
Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２ ０ １ ８
２０１８，３５（６）：６０－６６
为端坡能明显改变坝头流速和底床切应力较大的不 利现象；李冰冻等［９］发现丁坝对水流的影响集中在 丁坝上、下游局部区域，横向存在水力坡度，坝头局 部水流复杂；孙志林等［１０］认为曲面丁坝能在一定程 度上减弱坝头水动力，避免流线过度弯曲和集中；张 柏山等［１１］对丁坝绕流结构的研究发现，丁坝上游会 形成马蹄涡，头部会形成卡门涡；白静等 认 ［１２］ 为非 淹没丁坝长度与间距的比值对丁坝周围的水流流动 形式、紊 动 强 度 和 涡 量 分 布 有 显 著 影 响；李 子 龙 等 ［１３］发现丁坝绕 流 形 成 的 马 蹄 涡 形 态 随 弗 劳 德 数 Ｆｒ的增大而变化，丁坝坝头是产生小涡的源头。
丁坝区水流结构因丁坝束流作用而异常复杂， 并与丁坝安全设计和水毁防护等密切相关，该问题 也 一 直 备 受 关 注。 比 如，周 宜 林 等 ［３－４］认 为 非 淹 没 上挑、正挑和下挑丁坝对水流结构的影响差别不大， 下挑丁坝坝头防护效果相对较好，并比较了淹没情 况下 ３种丁坝附近的水流运动特性；冯民权等［５］的 研究显示丁坝前缘区域流速从上游至下游逐渐增 大，至坝头处达到最大值，流向趋于河中，坝后出现 回流；Ｄｕａｎ等［６］发现平底和冲刷情况下的丁坝区水 流流速差异较明显，随着冲刷坑的形成，下游及横向 的平均流速减小，而垂向流速增大；于守兵等［７－８］认
浅谈丁坝在航道整治中的应用
浅谈丁坝在航道整治中的应用作者：曾尚来源：《珠江水运》2013年第13期摘要：天然河流常存在水深不足、水流流态险恶等影响船舶通航的现象，为了巩固和提高航道尺度、改善航行条件、扩大通过能力、增加通航里程、提高水运经济效益和社会效益，必须对碍航滩险进行治理，所采取的工程措施即为航道整治工程。
我省内河航道整治中整治建筑物多采用丁坝，本文阐述丁坝的作用、结构、施工工艺及整治后效果。
关键词：丁坝作用结构应用效果天然河流在水流与河床的相互作用下，无时无刻不在变化着。
处于自然状态下的河流，常常不能完全满足航行要求，有些地方水深不够，宽度不足，弯曲半径过小；有些区域流速太大，流态险恶阻碍航行。
为了满足航行要求，或者提高通航船舶等级，在河流上常需采取一定的工程措施对航道进行整治，整治措施包括浚深河道，建造整治建筑物，渠化河流等，整治建筑物中丁坝在航道整治中常常采用。
河道中丁坝建造完成后，能改变和调整水流结构，稳定主流，控制和调整泥沙在河槽内的运动，集中水流冲刷浅滩河床，增加航道水深；改善或消除不利于航行的急弯和汊道，减缓过大的纵向和横向流速，调整不利的水流流态，以达到改善险滩的流态和降低急流滩的流速。
成功的整治工程能较大的提高航道尺度，并能长期的维持航道稳定。
笔者参与过多条内河航道整治工程，下文论述丁坝这一整治建筑物在工程实践中的应用。
1.丁坝的作用与布置丁坝是最常用的整治建筑物。
丁坝坝根与河岸连接，坝头伸向河心，坝轴线与水流方向正交或斜交，在平面上与河岸构成丁字形，横向阻挡水流。
它的主要作用是：未淹没时束窄河槽，提高流速冲刷浅滩；淹没后造成环流，横向导沙，增加航道水深；调整分汊河道的分流比，控制分流；淤高河滩，保护河岸；挑出主流以防顶冲河岸和堤防等。
按照丁坝坝顶高程与水位的关系，丁坝可分为非淹没式和淹没式两种。
水流流向非淹没丁坝时受丁坝壅阻，比降逐渐减小，流速降低，接近丁坝时出现反比降，使水流流向河心，在丁坝上下游形成几个回流区，回流区内流速减缓，泥沙容易淤积，这些现象说明，可以利用丁坝加大主流区的流速，冲刷浅滩，使泥沙下移或在坝田内淤积。
丁坝布置方位角对河道水流流态的影响分析
丁坝布置方位角对河道水流流态的影响分析芦松【摘要】This paper adopted the numerical simulation method to research the flow field distribution around spur dikes of different arrangements of azimuth. The results show that the flow around spur dike has three dimensional and unsteady char-acteristics. Picking downward the spur dike has little effect on the flow pattern, picking up the spur dike is propitious to the sediment rapid silting in dam crotch, also conducive to concentrated flow, banked-up water level. The result has guiding sig-nificance to the correct layout form of spur dike and the maintenance of river bottom and surrounding dam embankment.%采用数值模拟的方法研究不同布置方位角下丁坝群的近体流场分布情况。
结果表明绕丁坝的近场流动具有强三维非恒定特性。
下挑丁坝对水流流态影响较小，正挑或上挑的丁坝有利于促使泥沙在坝裆之间快速落淤，同时有利于集中水流，壅高水位。
该文对丁坝的正确布置形式以及坝址周围河底、堤防的维护具有指导意义。
【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P54-55,56)【关键词】方位角;流场;流速【作者】芦松【作者单位】河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250【正文语种】中文【中图分类】TV863在治河工程中，丁坝是广泛应用的水工建筑物，在交通建设、河滩围垦和海涂工程中，丁坝也是常用的建筑物之一［1］。
(完整word版)丁坝设计
丁坝设计丁坝是河道整治和航道整治中常见的建筑物。
丁坝是一种间断性的有重点的护岸型式，具有调整水流作用，在特定的条件下为一些河堤除险加固时所采用。
在河床宽阔、水浅流缓的河段，常易采用这种护岸型式。
当丁坝长度很短时，常称之为“垛”，即为短丁坝。
丁坝的平面布置主要是指丁坝的长度、方位角以及丁坝间距等。
一般而言，丁坝在垂直水流方向的投影长度与稳定河宽之比小于0.33时，为短丁坝，否则为长丁坝。
长丁坝虽然挑流能力强，但是其深入河道主槽较多，对水流的影响很大，坝前局部冲刷剧烈，易出线且出险后难抢护，一般不采用长丁坝。
短丁坝则对水流的影响较小，挑流能力强，坝前冲刷较轻，产生的回流较弱，但其导流能力较差。
根据丁坝坝顶高程与水位的关系划分，丁坝分为淹没丁坝和非淹没丁坝两种。
用于枯水期整治的丁坝，经常处于水下，为淹没式丁坝；用于中水整治的丁坝，其坝顶一般不被淹没，成为非淹没式丁坝。
根据丁坝坝轴线与水流方向的夹角划分，丁坝可分为上挑丁坝、正挑丁坝和下挑丁坝三种。
当丁坝坝轴线与水流方向的夹角为110°~120°，称之为上挑丁坝；60°~70°为下挑丁坝；当夹角为90°时，为正挑丁坝。
研究认为，下挑丁坝有利于控导水流，对水流流态改变较小，把头冲刷坑相对较小，对丁坝坝体稳定有利。
丁坝的设计1、丁坝的平面布置根据《堤防工程设计规范》（GB50286-94）的规定，丁坝设计的平面布置应根据河道整治规划、水流流势、河岸冲刷情况和已建同类工程经验确定。
一般需符合以下要求：1）丁坝的长度应根据堤岸、滩岸与治导线距离确定；2）丁坝间距可为坝长的1~3倍，处于治导线凹岸以外位置的丁坝以及海堤的促淤丁坝的间距可增大；3）非淹没丁坝宜采用下挑型式布置，坝轴线与水流流向的夹角可采用30°~60°。
强潮海岸的丁坝，其坝轴线宜垂直于强潮流方向。
根据工程经验，一般丁坝在垂直水流方向的投影一般不超过0.25倍的河道宽，对于中小河流，可取0.1倍的河道宽。
丁坝论述
丁坝论述1 丁坝的分类丁坝的平面布置形式主要指丁坝的长度、方位角及裆距等。
对于丁坝的长度，有人认为当丁坝在垂直于水流方向的投影长度与稳定河宽之比小于0．33时，为短丁坝，否则为长丁坝。
长丁坝虽挑流能力强，但由于伸人河道主槽较多，对水流的影响大，坝前局部冲刷剧烈，易出险且出险后难抢护，因此目前已较少采用。
而短丁坝对水流的影响小，挑流能力强，坝前冲刷轻，产生的回流弱，但其导流能力弱。
特别短的丁坝称为矶头、垛、盘头等。
长江下游坝长一般为10～150 m，坝的间距不超过坝长的10倍，多为5～6倍。
黄河下游丁坝长多为100～130 m，常用于低滩控导工程。
按照丁坝坝顶高程与水位的关系，丁坝可分为淹没式和非淹没式两种。
用于航道枯水整治的丁坝，经常处于水下，为淹没式丁坝；用于中水整治的丁坝，其坝顶高程有的稍低于堤顶，高出设计洪水位，或者略高于滩面，一般不被淹没，这类丁坝为非淹没式丁坝。
以丁坝与水流方向的夹角来区分，丁坝还可分为上挑、下挑、正挑3种。
国内外常采用的坝轴线与水流线的夹角为：上挑丁坝，110。
～120。
；下挑丁坝，70。
～60。
，甚至更小，黄河上一般为30。
～45。
；正挑丁坝，90。
夹角的不同，对水流结构的影响也不同。
研究认为，下挑丁坝有利于控导水流，对水流流态改变较小，坝头冲刷坑相对也较小，对坝体稳定有利；正挑或上挑的丁坝有利于促使泥沙在坝裆(坝田)之间快速落淤，掩护河岸或海塘工程不直接遭受水流冲刷，同时有利于集中水流，壅高水位。
2 丁坝平面布置形式由以上分析可知，不同布置形式的丁坝对河流所起的效用是不同的。
河流特性与整治目的不同，丁坝布置形式也不同，为此，将其总结为以下几种情况。
2．1 以稳定河势为目的的丁坝布置形式对游荡型河段来说，限制游荡摆动、稳定河势是河道整治的首要任务，可在河道内布置丁坝，利用丁坝调整水流、保护河岸的性能来控制主溜。
以稳定河势为整治目的的河道整治，一般把中水流路作为整治流路，该中水流路是经过河势演变分析，优选出的一条与洪水、枯水流路相近的流路。
台阶式丁坝水动力特性及防冲效应
台阶式丁坝水动力特性及防冲效应丁晶晶;陆彦;陆永军【摘要】丁坝是航道整治工程中广泛采用的一种整治建筑物,然而丁坝坝头复杂的水流结构,常导致坝头局部冲刷,易诱发丁坝水毁.为减弱坝头的水流动力,提出了设置台阶式坝头的新型丁坝结构形式,并通过水槽试验研究了台阶式丁坝的水动力特性及冲淤特征.研究表明,台阶式坝头能逐级分散坝头的集中绕流,消弱坝头脱离涡的涡量强度,而台阶的台面也能逐级阻挡坝头下潜流,消弱其对床面的直接冲击;同时,台阶台面具有挑流作用,使得最大流速或最大紊动强度区相应外移,也有利于坝头的稳定.试验还研究了台阶级数、宽度以及坝身下游边坡是否设置台阶等对控制局部冲刷坑的影响.试验发现,台阶级数相对越多,宽度越宽,其减小局部冲刷的效果越好;坝身下游边坡设置台阶增大了台阶台面阻挡下潜流及挑流的面积,也有利于控制局部冲刷的发展.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】8页(P67-74)【关键词】丁坝;台阶式坝头;新型结构;航道整治;水动力特性;冲刷特性【作者】丁晶晶;陆彦;陆永军【作者单位】南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029【正文语种】中文【中图分类】TV863丁坝是一种常见的航道整治建筑物，在改善航道条件、保护岸滩以及保持水生环境多样性等方面发挥着重要作用。
而另一方面，丁坝坝头床面往往由于坝头复杂的水流动力而形成局部冲刷坑，降低了坝体的稳定性，容易诱发丁坝水毁。
为此，很多学者在丁坝坝头局部冲刷的形成机理方面做了大量研究[1-6]，这些研究普遍认为，坝头的水流结构主要包括坝头集中绕流、下潜流及坝头后方竖轴漩涡，三者的综合作用是产生坝头局部冲刷而导致丁坝水毁的主要动力。
丁坝局部冲刷机理和防护措施
丁坝局部冲刷机理和防护措施发表时间：2019-12-17T09:15:01.267Z 来源：《防护工程》2019年16期作者：李鸿儒1[导读] 丁坝是河道整治及护岸工程中常用的重要工程措施，在国内外航道整治工程中应用较多，普遍应用于护岸、航道和公路路基以及桥位调治构造物等的防护工程。
李鸿儒11. 重庆交通大学河海学院重庆 400074摘要：丁坝是河道整治及护岸工程中常用的重要工程措施，在国内外航道整治工程中应用较多，普遍应用于护岸、航道和公路路基以及桥位调治构造物等的防护工程。
在河道上修建丁坝后，局部河道的水流特性将发生一定的变化，开展相关的研究有助于了解丁坝附近的冲刷机理。
除此之外，由于存在时间的增长，结构老化，还受到动力，结构，人类活动和维护等因素的影响，丁坝会出现老化导致损坏。
近年来相关学者也关注到了这个现象，对丁坝损坏问题进行了定量性的研究并取得了一定的成果。
关键词：丁坝局部冲刷；冲刷机理；防护措施1 丁坝附近的水流结构多位学者先后对工程中被广泛应用的非淹没丁坝附近的水流结构进行了细致研究，认为丁坝的阻水作用使得上游侧水位壅高，在丁坝上游形成局部的水面横比降，使流线向对岸偏转。
偏转后的流线一部分绕过坝头，另一部分顶冲在丁坝上游面上。
顶冲水流以垂向最大流速面为界，上部水流边上升边向坝头方向偏转，从水面处绕过坝头，下部水流下潜至河底，在横向水压力作用下向坝头偏转，紧贴河底绕过坝头。
上游坝脚处相对静水区在绕坝主流的剪切作用下形成一个不大的回流区。
表层水流绕过坝头后受惯性作用继续向对岸偏转，与坝头发生边界层分离，在丁坝下游不远处形成收缩断面。
在收缩断面处，水位低于原河道水位，形成始于收缩断面延伸至回流区末端的逆坡，水面线呈 V形。
坝前水面线纵向比降的局部增大，使得在收缩断面处形成冲向河底的下降水流。
过坝后高速主流区与坝后相对静水区之间产生强烈的剪切作用。
在纵向剪切力和横向水压力的共同作用下，坝后形成一个较大的回流区。
高中地理 【地理问题式阅读63】丁坝
丁坝【阅读材料】丁坝又称挑水坝，丁坝（丁字坝）一种水利工程设施，是一段伸入江水（或海水）中的堤，它一端与河（海）岸相接，另一端伸到水域中，与堤岸构成“丁”字形，可以减轻江（潮）水对堤塘的冲击，延长堤塘的使用寿命和抗潮防汛强度。
百度里这样解释丁坝：丁坝是一种治导河流、保护堤岸的水工建筑物，一端与堤岸连接成丁字形，能改变水流，使堤岸不受冲刷，丁坝可使泥沙在坝田里淤积，以造成新岸。
该坝的端与堤岸相接呈“T”字形，丁坝一般与河岸或路基导流堤等成丁字形，与水流方向的夹角约为60°～90°的构造物，其作用是将水流挑离河岸或构造物，并使泥沙在坝根附近的三角形地带沉积形成新的水边线，以达到保护河岸和构造物免受冲刷的目的。
丁坝可以单个使用，也可几个并列成丁坝群使用。
丁字坝的走向深入河道，用来使水流集中在河道中心以加快流速、刷深河床、抑制泥沙沉积、与加深航道水深等；同时使靠近河岸的流速迂缓，避免水流冲刷河岸，泥沙在坝田里淤积，以造成新岸。
同时它也在改善航道、维护河相以及保护生态多样化方面发挥着作用。
美国密西西比河上建有数千座丁字坝以保持通航所需的水深。
是世界上采用丁字坝最显著的国家。
丁坝的主要功能为保护河岸不受来流直接冲蚀而产生掏刷破坏，同时它也在改善航道、维护河相以及保护水生态多样化方面发挥着作用。
它能够阻碍和削弱斜向波和沿岸流对海岸的侵蚀作用，促进坝田淤积，形成新的海滩，达到保护海岸的目的。
丁坝一般由坝头、坝身和坝根三个部分组成。
在海边它能够阻碍和削弱斜向波和沿岸流对海岸的侵蚀，促进坝田淤积，形成新的海滩，达到保护海岸的目的。
海岸边的这类堤坝垂直于河岸或海岸，虽然可以减缓侵蚀并捕捉河砂或海砂，但是在堤坝的两侧其实会造成差异侵蚀与差异累积，建筑在海边的丁字坝时常会在迎风向与海浪冲击方向渐渐构成海滩，但在丁字坝下游的海滩(指沿岸海流在丁字坝的下缘)却很容易因为海水中已在上游消耗了大量的泥沙，而造成下游海滩得不到海砂累积而造成海水侵蚀加剧的情形。
什么是丁坝，它起什么作用
什么是丁坝，它起什么作用编者按：一位网友提问“什么是丁坝，它起什么作用？”，今解答如下：在海边或河流边，我们有时会看到如下图那样的水工建筑，那就是“丁坝”。
因为它一端与河(海)岸相接，另一端伸到水域中，与堤岸构成“丁”字形，因此叫“丁坝”。
丁坝的主要功能为保护河岸不受来流直接冲蚀而产生掏刷破坏，同时它也在改善航道、维护河相以及保护水生态多样化方面发挥着作用。
它能够阻碍和削弱斜向波和沿岸流对海岸的侵蚀作用，促进坝田淤积，形成新的海滩，达到保护海岸的目的。
丁坝一般由坝头、坝身和坝根三个部分组成。
按照丁坝坝顶高程与水位的关系，丁坝可分为淹没和非淹没式两种。
用于航道枯水整治的丁坝，经常处于水下，一般为淹没式。
用于中水整治的丁坝，其坝顶高程有的稍高出设计洪水位，或者略高于滩面，一般洪水情况下不被淹没。
根据丁坝对水流的影响程度，又可分为长丁坝和短丁坝。
长丁坝有束窄河槽、改变主流线位置的功效；短丁坝则只起迎托主流、保护滩岸的作用。
一般来说，数百米甚至上千米的丁坝，多是用于航道的枯水整治，为淹没式丁坝。
对于航道的中水整治，则应尽量控制在100—200m，以免严重阻水，形成紊乱的水流结构，危及坝体安全或者引起对岸、坝下游岸线崩塌。
按照坝轴线与水流方向的夹角，可将丁坝分为上挑、正挑、下挑三种。
这三种丁坝对水流结构的影响很不一样。
对于淹没式丁坝以上挑式为好，因为水流漫过上挑丁坝后，可将泥沙带向河岸一侧，有利于坝档之间的落淤。
而下挑丁坝则与之相反，造成坝档间冲刷，河心淤积，且危及坝根安全。
对于非淹没丁坝，则以下挑为好，其水流较平顺，绕流所引起的冲刷较弱，相反上挑将造成坝头水流紊乱，局部冲刷十分强烈。
在河口感潮河段，以及有顶托倒灌的支流河口段，为适应水流的正逆方向交替特性，多修建成正挑形式。
按丁坝的作用和性质又分为控导型和治导型两种。
控导型丁坝坝身较长，一般坝顶不过水，其作用是使主流远离堤岸，既防止坡岸冲刷又改变河道流势。
2整治建筑物解析
3、护坡
是指枯水平台(或脚槽)以上的砌筑部分，它受中、洪 水流的直接冲刷和波浪的冲击，枯水期又受岸坡渗透水 的浸蚀，因此，除了建筑物自身的稳定外，还应有可靠 的排水措施。
陆溪口洲头分流坝
东流水道鱼骨坝
三、护滩
沙市河段三八滩护滩
三、护滩
马家咀工程L1#护滩带
（一）丁坝的分类
1、按丁坝轴线与水流方向的交角分
图2-16 丁坝轴线与水流交角 a)上挑丁坝 b)正挑丁坝 c)下挑丁坝
2、勾头丁坝
➢按平面形状分 普通丁坝： 勾头丁坝：Ｄ<0.4L 丁顺坝： Ｄ>0.4L
➢勾头丁坝与普通丁坝相比： ① 坝头流速可减少20％左右 ② 勾长比的增加减少了坝头最大 的冲刷坑深度 ③ 勾长比增加坝后冲刷范围减少
24.8
红庙
3.0 港
22.0 洲
-5.0 25.0
3.0
3.0
港
29.3 宝塔洲
13
-5.0
28.5 0.0
8.0 10.0 13.0
11 刘家墩
说明：
1. 本图根据长江航道规划设计研究院勘测处2001年 3月1:10000地形图绘制；
2. 本图采用1956年黄海高程系； 3. 本图平面比尺为1:25000。
1、丁坝的使用特点
（1）挑流作用强，对航槽的冲刷有利； （2）丁坝长度便与调整； （3）坝址水深一般较浅、工程量较小
（4）坝头附近水流紊乱 （5）坝头附近，导致河床冲刷，坝头下游形成冲刷坑。 （6）采用丁坝整治后，枯水新岸线发展较缓慢，要待坝
田淤满后，才能最后形成。
2、丁坝在山区河流整治中的使用
（1）急险滩整治:丁坝多用于调整流向，改善流态 或壅高滩上水位，增加水深或调整比降、减缓局部地 区流速，以便船舶利用缓流上滩 ； （2）浅滩整治:常用于束窄河床，集中水流冲深航 槽；或与疏浚结合，束水归槽；维护航道尺度等。
3第三章堤防基本知识
3第三章堤防基本知识第三章堤防⼯程基本知识堤防是修建于江河、湖泊、海洋岸边以及⽔库、蓄滞洪区周边的挡⽔建筑物，随着使⽤位置及作⽤的不同、⽽划分为不同的种类，并根据其⼯作条件的不同需采取相应的防护措施；本章重点介绍堤防的种类、作⽤、各部位名称以及堤防的护岸⼯程。
第⼀节堤防种类、作⽤及各部位名称⼀、堤防的种类堤防⼯程有不同的分类⽅法，主要是按其修建位置、作⽤和修建材料的不同⽽划分的。
（⼀）按位置和作⽤分类堤防是⽔利⼯程的重要组成部分，按其所在的位置和作⽤不同，通常分为防洪堤、海塘堤、渠堤。
1、防洪堤防洪堤⼜分为江河堤、湖堤、库区堤、及蓄滞洪区围堤等，它们是沿江河、湖泊、库区、蓄滞洪区的岸边或周边修建的，其主要作⽤是：⽤于束范、输送洪⽔，防⽌洪⽔漫溢成灾；减少挡⽔或蓄滞洪区域的淹没范围。
2、海塘堤海塘堤修建在海边，⽤以防御涨潮和风浪潮引起的危害，⼜称为海堤或防潮、防浪堤。
海堤分为⼟海堤和护坡（直⽴式、斜墙式、混合式）海堤两⼤类。
3、渠堤渠堤修建在渠道两侧，⽤于输送引⽔或排⽔。
（⼆）按建筑材料分类依据修建堤防的建筑材料不同，堤防可分为⼟堤、⼟⽯混合堤、⽯堤（砌⽯挡⼟墙）、钢筋混凝⼟堤等。
其中，⼟堤最为常见，在缺乏⼟料的⼭区也常采⽤⼟⽯混合堤。
⼆、堤防的作⽤随着使⽤位置的不同，堤防的具体作⽤不同：（⼀）江河堤在洪⽔位⾼于当地地⾯⾼程的江河岸边，顺⽔流⽅向修建的挡⽔建筑物，称为江河堤防，简称江河堤；江河堤⼀般为⼟堤或⼟⽯混合堤，也有的采⽤砌⽯或混凝⼟防浪墙；江河堤的主要作⽤有：约束江河⽔，束范洪⽔，防⽌洪⽔漫溢造成灾害。
（⼆）湖堤在湖泊周围修建围堤，⽤以控制湖⽔⽔⾯，限制淹没范围，减少淹没⾯积，也可以通过修建围堤⽽抬⾼湖泊的蓄⽔⽔位，增加湖泊蓄⽔调洪能⼒，减轻江河防洪负担。
（三）海堤沿海滩或海岸修建堤防（防浪墙），⽤以阻挡涨潮和风暴潮对沿海低洼地区的侵袭，确保防风浪潮安全，也能增加陆地⾯积、防⽌附近⼟地盐碱化。
《航道工程学》考点及复习重点
《航道工程学》考点及复习重点第一部分简述、问答、判断题1．水运的优缺点主要表现在什么地方？2．航道整治的目的和任务是什么？3．浅滩、急滩、险滩的区别何在？4．航道的概念基本要求是什么？5．航道工程主要有哪些内容？6．航道尺度有哪些内容？7．我国内河航船的航行方式有哪些？优缺点？8．航道与航迹带有何区别？9．如何确定航道标准水深、航道宽度？弯曲航道为什么要加宽？10．为什么船舶通过浅滩要减速行驶？并解释结构吃水、标准吃水、动吃水，变吃水有何意义？11．解释漂角、船吸、岸吸、航道断面系数。
12．为什么要设置航标，内河航标分为那些类型？13．浅滩的概念和成因？14．浅滩的组成有哪些？请用示意图指示。
15．浅滩的局部比降与什么因素有关？16．浅滩段上的水流（比降、流速、环流、切应力）和泥沙运动特点是什么？17．解释浅滩的的周期变化及多年周期性变化？18．试述弯道浅滩的环流特点？过渡段长短对环流有何影响？19．河床形态对浅滩演变有何影响？利于浅滩稳定的河床形态有哪几个方面？20．解释水流动力轴线、深泓线的含义，二者有何区别？21．水流动轴线的摆动对浅滩的影响如何？22．浅滩演变分析的方法及主要内容？23．相对水深的含义？水深分析的方法有哪些？其内容？24．浅滩的类型、出现地方、特点及主要整治方法。
25．绘图说明冲淤临界水位。
26．中、洪水整治与枯水整治有何不同，它们的主要任务是什么？27．设计水位包括哪些方面？确定基本站与浅滩设计水位的方法有哪些？28．整治水位、造床流量的概念，如何确定整治水位？29．解释整治线，整治线宽度，确定整治线宽度的方法有哪些？各方法计算整治线宽度的原理及步骤。
30．整治线布置的内容和基本原则是什么？31．解释稳定深槽和主导河岸？通常位于哪一岸？32．非淹没丁坝和淹没丁坝的水流各有何特点？33．绘图说明上挑、下挑丁坝的水流现象？比较其冲淤特点。
34．对口丁坝和错口丁坝布置的水流特点及适用条件，确定丁坝间距原则有哪些，如何等高式丁坝系统的含义。
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的 ｌＬ一 般为 ７—１ ． 玉芳 动床 试验研 究 了迎水 边 坡 和背 水边 坡 同时存 在 时不 同端 坡 系数 ｍ下 的 冲刷 ／ １韩 形态 ， 发现 在阻 水 面积 相 同时 ， 的增加 引起 坝头 附近水 流分 离角增 大 、 ｍ 最大 冲刷深 度减 小 、 冲刷 范围扩 大 和
南京 ２０２ ） １０ ９
４ ００ ； ．南京 水利科学研 究院 ，江 苏 ５０３ ２
摘要 ： 为了研究非淹没丁坝端坡对水流结构的调整作用， 采用水槽试验和三维浅水模型相结合的方法 ，￣ Ｔ Ｉ ： Ｉ
坝阻水 面积相等条件下端坡系数分别为 ０ ３５和 ７ＨＴ坝 附近 的表层平面流场 、 ，， ， ｔ 底层平面流速分布和底层切应 力分布情况 ． 结果表 明： １ 端坡 系数 的增加使得丁坝下游表 层相对 回流长 度和相对 回流宽度减 小 ；２ 端坡 的 （） （）
１ 水 槽 试 验
试验 水槽 长 ３ 宽 ６ｍ， 效长 度 为 ２ ， 速测 量 采用 Ｂ ５ １旋 浆流 速仪 ， 器 测量 范 围为 ０ ｍ， 有 ５ｍ 流 Ｒ０ 仪 ０ ０ ５～ ． ０ ／ ． 验 中的平 均流速 ＝ ．０ｍ ｓ水 深 Ｈ＝ ． ８ｍ， 槽平 均糙 率 ｎ约为 ０ ０ ２ ． １ ０ ４ ０ｍ ｓ试 ０ １ ／ ， ００ 水 ．１ ． 试验 用丁 坝模 型 由水 泥浇 注而 成． 为方 便试 验 ， 丁坝 由坝 身 和端 坡块 体 组 合 而成 （ １ ． 顶 自根 部 至 图 ）坝 头部 长度 Ｌ ＝ ．５ｍ， 顶宽 ０ ０ 坝 身高 Ｄ＝ ． ０ｍ． 。 ０７ 坝 ．２ｍ， ０ １ 迎水 边坡 系数 和背水边 坡 系数都 为 １ 坝 头端 坡 系 ，
第３ 期 ２１ ０２年 ６月
水
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Ｎｏ ３ ．
ＮＥ ＩＩ Ｇ Ｅ ｔＮ
Ｊｎ ０ ２ ｕ ．２ １
非 淹 没 丁 坝端 坡 对 附近水 流结 构 的调 整 作用
于 守兵 陈志 昌 ， ，韩 玉芳。
（ ．黄河水利科学研究院 水利部黄河泥沙重点实验室 ，河南 郑州 １
最大 冲深点 位置 下移 ．
然而 由于坝 头 附近水 流形态 的复杂性 ， 采用 一般 的水槽 试验 不足 以提供 详细 的流场 变化 信息 ， 其是 与 尤 底 床 冲刷有 关 的底部 流速 和切应 力等 的变 化． 三维 水 流数学 模型 在丁 坝水流结 构研 究方 面具 有优 势 ． 本 文采用 水槽 试验 与 三维水 流模 型相结 合 的方法研 究非 淹没条 件下 端坡 对丁 坝附 近水流 结构 的调 整作用 ．
第３ 期
于守兵 ，等 ： 非淹没丁坝端坡对附近水流结构 的调整作用
４ ５
皿
（）端 坡系数 ｍ－ ａ － ０ （）端坡 系数 ｍ＝ ｂ ５
图 １ 丁坝模型三视图 （ 位 ： 单 ｍ）
Ｆｇ １ Ｏ ｔｏｒｐ ｉ ｖｅ ｓｏ ｓ ｕ ｉｅｍｏ ｅ （ ｎｔ ｍ） ｉ． ｒ ｇ ｈ ｉ ｆ ｐ ｒ ｋ ｄ ｌ ｕ ｉ： ｈ ａ ｃ ｗ ｄ
项 目（０ １２ ０ ） ２ １０ ０ ８
作 者 简 介 ：于守 兵 （ ９０ ） 男 ， １８ － ， 河南 襄城 人 ， 程 师 ， 士 ， 要从 事河 流 动 力学 ， 口海 岸 研 究 ． 工 博 主 河
Ｅ— ｉ：ｙ ｈ ｕ ｎｇ １ ３． ｏ ｍａｌ ｕｓ ｏ ｂｉ ＠ ６ ｃ ｍ
已有 的水槽 试验 采用 的丁坝 多为 直立 型 式 ． 实 际工 程 中 的 丁坝 往往 具 有 一 定 的端 坡 ． 而 方达 宪 等 经观 察分 析认 为 ， 头端坡 的增 加相 当 于而 又不 完 全 等 同于 丁 坝有 效 长 度 的增 加 ． 年 生 研 究 了坝 头 端 坝 程
水 面波 动 ， 给底部 和 自由水 面边界 处理 带来方 便 ． 并 计算 方法 采 用 Ｒ ｅ 式 有 限体 积 法． 坐标 系 下 的水 平 ｏ格 扩散 项采 用守恒 形式 的扩 散模 型 ＿ 详 细 的离散及 求解 过程 参见 文献 ［５ ． １ ． １］
数分 别 为 ｍ＝ ５ １ Ｏ，，０三种 ． 槽试 验 中丁坝 坝体长 度相 等 ， 阻水 面积 由于端坡 系数 的不 同而 存在 差别 ． 水 但
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ９ ２１—９ ２
基金项 目：中央级公 益性科研 院所基本科研业务费专项 资金（ Ｋ Ｊ Ｙ ２ １ — ４ ； Ｈ Ｙ—Ｂ Ｗ一 ０ ０ １ ） 水利部公 益性行业 科研专 项经 费
存 在 能 够 显 著 减 小底 层平 面强 相对 流速 范 围 和强 相 对 切 应 力 范 围 ， 且端 坡 系数 越 大效 果 越 明显 ．
关 键 词 ： 非淹没； 丁坝； 端坡； 水流结构
中图分类 号 ： Ｖ ６ ； Ｖ ３ ． Ｔ ８３ ：１０ — ４ Ｘ（０ ２ ０ — ０ ４ ０ ０ ９ ６０ ２ １ ）３ ０ ４ — ６
丁坝是 航道 整治 中广泛 使用 的整治 建筑 物 ． 丁坝 的布置 改变 了局部 水流结 构 ， 引起下 游河 床 的普遍 冲刷 和坝 头局部 冲刷 ． 局部 冲刷 一则危 害 坝体本 身 的稳 定 ， 二则 在 坝头 处集 中较多 流量 ， 主流 区 的河 床 冲刷 不 对
利． 实际工 程 中的丁 坝往往 具有 一定 的端坡 ．
２ 三维 数 学模 型
数学 模型采 用 三维浅 水控 制方 程 ， 以标 准 一 并 模 型 封 闭雷诺 应 力 项 ． 面 采用 非 结 构 的 三 角形 网格 平 进行 计算 域剖分 ， 以方便 坝体 和端坡 的表示 和 局 部加 密 ． 向采 用 坐标 变 换 以便 很 好地 拟 合 地形 起 伏 和 垂