勾頭對(duì)丁壩附近水流及船舶影響分析.pdf

1、在航道整治和防洪治河工程中，勾頭丁壩作為整治建筑物被廣泛采用。以往關(guān)于勾頭丁壩的研究多注重于壩后回流區(qū)及壩頭沖刷等方面，而關(guān)于其對(duì)通航條件的影響少有研究。針對(duì)不同勾頭長(zhǎng)度的丁壩，分析研究丁壩周?chē)魈匦宰兓捌涓浇笆芰Φ奶匦裕蔀楹降勒卧O(shè)計(jì)及船舶航行操作等提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)強(qiáng)化水運(yùn)交通安全管理，提高水運(yùn)效益等具有重要意義。
　　運(yùn)用RNGk-ε紊流模型、小比尺船舶模型試驗(yàn)，對(duì)丁壩周?chē)魈匦约按靶薪?jīng)丁壩時(shí)的受力特性進(jìn)行分析和

2、試驗(yàn)，研究勾頭對(duì)丁壩附近通航條件的影響。得到以下主要結(jié)論：
　　(1)丁壩在增加勾頭后，大流速向壩頭區(qū)集中，遠(yuǎn)離壩頭區(qū)域流速減小，為船舶安全航行提供了更有利的條件。
　　(2)勾頭具有導(dǎo)順?biāo)?，加快橫流衰減速率，減小橫流的效果。若以橫向流速超過(guò)0.3m/s區(qū)域?yàn)椴话踩珔^(qū)域。當(dāng)勾頭長(zhǎng)度分別為1/3壩長(zhǎng)、2/3壩長(zhǎng)和1倍壩長(zhǎng)時(shí)，壩軸橫斷方向橫流速度衰減至0.3m/s的位置距壩頭距離分別縮短了8.5％、11.9％和17.8％，壩軸

3、后方橫向流速超過(guò)0.3m/s的區(qū)域面積分別減小了14.8％、27.8％和39.7％。
　　(3)丁壩增加勾頭后，上下游最大水位差隨勾頭長(zhǎng)度的增加而減小。當(dāng)勾頭長(zhǎng)度L達(dá)到壩長(zhǎng)D時(shí)，上下游最大水位差可減小12.2％，可為船舶航行提供有利條件。
　　(4)船舶在經(jīng)過(guò)丁壩時(shí)橫向受力會(huì)出現(xiàn)兩次正向（推力）峰值和一次負(fù)向（吸力）峰值，且第一次正向（推力）峰值遠(yuǎn)大于第二次。第一次正向（推力）峰值出現(xiàn)的位置在船頭移動(dòng)至丁壩上游0.06～0.

4、17倍船長(zhǎng)范圍，橫向距壩頭越近峰值越大。第一次負(fù)向（吸力）峰值出現(xiàn)的位置為船體中心位于丁壩下游0.11～0.44倍船長(zhǎng)處，船體距壩頭越遠(yuǎn)極值出現(xiàn)得越晚，其受力變化也越平緩。第一次正向（推力）峰值與第一次負(fù)向（吸力）峰值的大小與流速的冪呈正比。船體橫向距丁壩越近，其橫向受力變化得越迅速，對(duì)船舶安全航行越不利。
　　(5)丁壩在增加勾頭后，船舶在經(jīng)過(guò)有勾頭丁壩時(shí)的橫向受力變化規(guī)律與無(wú)勾頭丁壩時(shí)相似，但峰值大小不同。勾頭可以起到減小正向

5、（推力）峰值的作用，但船舶也會(huì)因處在橫向距壩頭較近的位置而受到勾頭岸壁效應(yīng)影響導(dǎo)致負(fù)向（吸力）峰值增大。勾頭長(zhǎng)度一定時(shí)，其對(duì)船舶產(chǎn)生的岸壁效應(yīng)是有一定范圍的，當(dāng)超過(guò)這一范圍，船舶將不會(huì)受到勾頭產(chǎn)生岸壁效應(yīng)的作用。當(dāng)勾頭長(zhǎng)度為1/3壩長(zhǎng)時(shí)，其對(duì)船舶產(chǎn)生岸壁效應(yīng)的影響范圍在橫斷方向?qū)⒉粫?huì)超過(guò)1/3壩長(zhǎng)。
　　(6)船舶在水流中的縱向受力體現(xiàn)了船舶在經(jīng)過(guò)丁壩時(shí)的阻力變化情況。當(dāng)船舶中心位于丁壩下游0.06～0.28倍船長(zhǎng)范圍，縱向力極值