本書以山區(qū)河流最常用的航道整治建筑物--丁壩為研究對象，統(tǒng)計分析了山區(qū)河流壩體類整治建筑物水毀類型及特征，總結了針對其水毀問題的研究現(xiàn)狀。在運用自回歸馬爾可夫模型（AR模型）及兩變量Gumbel-logistic模型對寸灘水文站流量過程進行隨機模擬的基礎上，采用理論分析結合概化水槽模型試驗的研究手段，對非恒定流條件下丁壩周圍水面線變化特征、丁壩上下游跌水高度確定方法、三維流速分布規(guī)律、壩軸線斷面流速計算公式、水流紊動強度變化規(guī)律、水流對壩體動水壓力和脈動壓力分布及變化規(guī)律、壩體塊石滾落和塌陷特點、壩頭局部沖刷坑發(fā)展過程及變化規(guī)律、壩頭沖刷深度計算公式等內(nèi)容進行了較系統(tǒng)和深入的研究。這些研究成果應用于長江上游航道整治工程的前期工作、設計和維護中，可以提高整治和維護技術水平，有利于增強整治建筑物穩(wěn)定性，為山區(qū)河流丁壩設計及其周圍水沙運動規(guī)律的研究提供相應的理論基礎和技術支持。
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目 錄
第1章 緒論 1
1.1 研究目的與意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 丁壩水力特性研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 丁壩沖刷深度研究現(xiàn)狀 5
1.2.3 丁壩水毀機理研究現(xiàn)狀 7
1.2.4 明渠非恒定流研究現(xiàn)狀 10
1.2.5 隨機水文學研究現(xiàn)狀 11
1.2.6 小結 14
第2章 長江上游航道整治建筑物損毀類型及特征 15
2.1 整治建筑物類型及損毀基本情況 15
2.1.1 已建航道整治建筑物基本情況 15
2.1.2 已建壩體類型及功能 18
2.1.3 已建整治建筑物工程結構特征 20
2.2 不同類型整治建筑物損毀特點 20
2.2.1 丁壩 20
2.2.2 順壩 23
2.2.3 潛壩 25
2.2.4 鎖壩 25
2.3 整治建筑物損毀影響因素及原因 26
2.3.1 整治建筑物損毀的主要影響因素 26
2.3.2 整治建筑物損毀主要原因 29
第3章 天然河流日均流量過程隨機模擬 33
3.1 寸灘站日均流量過程分析 33
3.1.1 水文資料的審查 33
3.1.2 日均流量過程統(tǒng)計參數(shù)估計 34
3.1.3 日均流量過程頻率計算 35
3.2 日均流量過程隨機模擬方法 39
3.3 兩變量聯(lián)合分布日均流量過程模擬 40
3.3.1 兩變量極值分布函數(shù) 40
3.3.2 兩變量聯(lián)合作用日均流量隨機過程 42
3.4 小結 43
第4章 概化模型試驗設計及儀器設備 44
4.1 水槽概化模型設計 44
4.1.1 模型丁壩設計 44
4.1.2 模型水流及時間比尺確定 46
4.1.3 模型沙材料及粒徑的確定 47
4.2 試驗設備及系統(tǒng)穩(wěn)定性 48
4.2.1 流量控制系統(tǒng) 48
4.2.2 水位自動測量系統(tǒng) 49
4.2.3 流速測量系統(tǒng) 50
4.2.4 丁壩受力測量系統(tǒng) 51
4.2.5 三維地形測量系統(tǒng) 52
4.2.6 儀器率定及系統(tǒng)穩(wěn)定性 52
4.3 試驗方案及內(nèi)容 56
4.3.1 清水定床試驗 57
4.3.2 清水動床試驗 60
4.4 小結 62
第5章 非恒定流條件下丁壩水流結構及紊動特性研究 63
5.1 丁壩附近的水流流態(tài) 63
5.1.1 非淹沒丁壩附近的水流流態(tài) 63
5.1.2 淹沒丁壩的水流流態(tài) 64
5.2 水面線分布規(guī)律 65
5.2.1 單個測點水位隨時間變化規(guī)律 65
5.2.2 縱向水面線分布 68
5.2.3 橫向水面線分布 71
5.2.4 壩身上下游跌水高度確定方法 73
5.3 縱向平均流速分布規(guī)律及計算公式 78
5.3.1 橫斷面流速分布 78
5.3.2 整個測區(qū)流速分布 82
5.3.3 壩軸線斷面流速計算公式 84
5.4 三維流速及紊動強度變化分析 89
5.4.1 丁壩周圍三維流速變化分析 89
5.4.2 丁壩布置前后壩頭處三維流速對比分析 90
5.4.3 丁壩周圍紊動強度分析 92
5.5 小結 94
第6章 非恒定流條件下丁壩穩(wěn)定性及受力特性研究 96
6.1 丁壩壩面塊體穩(wěn)定性分析 96
6.1.1 塊體受力情況分析 96
6.1.2 坡面塊石受力分析 98
6.1.3 水流脈動對塊體穩(wěn)定的分析 99
6.2 丁壩壩體受力沿時間分布 100
6.3 丁壩壩體在受力整個測區(qū)的分布 102
6.3.1 水流作用于壩體動水壓力分布 102
6.3.2 水流作用于壩體脈動壓力分布 104
6.4 水流對壩體作用力紊動強度變化 106
6.5 小結 108
第7章 非恒定流條件下丁壩沖刷機理研究 109
7.1 壩體塊石滾落和壩體塌陷的特點 109
7.1.1 壩頭塊石運動特點 109
7.1.2 壩身塊石運動特點 110
7.1.3 沖刷坑內(nèi)塊石運動特點 111
7.1.4 丁壩水毀程度分析 112
7.2 壩頭局部沖刷的范圍和沖刷深度的變化規(guī)律 115
7.2.1 壩頭局部沖刷敏感因素分析 115
7.2.2 壩頭沖刷坑發(fā)展過程分析 117
7.2.3 壩頭沖刷坑長度及寬度變化規(guī)律119
7.2.4 壩頭沖刷深度變化規(guī)律 122
7.3 非恒定流作用下丁壩局部沖刷機理 124
7.4 非恒定流作用下山區(qū)河流散拋石壩沖刷坑深度計算公式 125
7.4.1 丁壩沖刷坑的影響因素 125
7.4.2 山區(qū)河流散拋石壩沖刷坑深度計算公式 127
7.4.3 丁壩沖刷坑計算實例 131
7.5 小結 132
參考文獻 135
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