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随着城市河段改造、河道合理开发利用工程日趋增多,尤其是在弯曲河段,并加上河网支流影响的情况下,水流情势异常复杂。通过研究掌握河道改造对弯曲河段水位、流场及冲淤等的影响,从而确定优化的河道改造方案非常有意义。本文以浏阳河朝正垸急弯河段为例,综合考虑长沙枢纽运行后湘江水位抬升对浏阳河下游的顶托与浏阳河不同频率洪水的叠加作用,对上游直线段、弯段、下游直线段的水文变化、流速变化及冲淤情势进行多工况模拟,主要研究内容如下: (1)构建研究区域模型,对计算模型进行率定和验证计算(包括水面线的率定以及断面流速的验证和率定)。 (2)采用Mike水流-泥沙数学模型对研究河段改造初步设计方案的水流进行多工况模拟,获得各工况下的水位、流场、冲淤情况。 (3)针对初设方案存在的问题,优化设计方案再进行多工况模拟,分析其水位、流场、冲淤变化情况。并通过采用专用于地质工程设计的分析软件—GeoStudio中的Seep/w和Slope/w模块对堤防的渗流及稳定情况进行分析。 对研究区域水流情势分析及堤防稳定数值模拟研究,计算结果表明:对于弯曲河道,尽管改造拓宽弯曲段,其凸岸水流流速增大,仍可能存在冲刷,凹岸局部会产生淤积,在近邻弯曲下游段凹岸局部还可能产生水位壅高;对堤防进行优化,尽可能使改造后的水流条件和原始河道水流条件一致;浏阳河朝正垸研究区域内,浏阳河100年一遇(200年一遇预留)设计防洪标准下,堤防安全稳定。 本研究成果不仅能为浏阳河朝正垸弯曲河道堤防改造工程规划设计提供指导,也可为类似工程提供借鉴。