【摘 要】
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为满足北方河道在枯水期、平水期水面连续,水量充沛,能够满足河道生态效益标准,常修建潜坝群工程对河道蓄水调流,但由于汛期时间较短、洪量小,常弱化潜坝群对河道行洪影响。为改善北方河道建设滞后的问题,减少洪水对生命财产安全的威胁,需要对潜坝群河段的行洪特性进行深入研究。本文以大凌河西支生态工程为研究对象,先利用物理模型试验探讨单潜坝局部行洪特性为潜坝群间距布设提供可靠依据,再利用Mike 21 FM水动
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为满足北方河道在枯水期、平水期水面连续,水量充沛,能够满足河道生态效益标准,常修建潜坝群工程对河道蓄水调流,但由于汛期时间较短、洪量小,常弱化潜坝群对河道行洪影响。为改善北方河道建设滞后的问题,减少洪水对生命财产安全的威胁,需要对潜坝群河段的行洪特性进行深入研究。本文以大凌河西支生态工程为研究对象,先利用物理模型试验探讨单潜坝局部行洪特性为潜坝群间距布设提供可靠依据,再利用Mike 21 FM水动力模块建立数值仿真模型对潜坝群行洪特性进行研究,其相关研究成果如下:（1）在单潜坝物理模型试验中发现,在坝高一定的条件下,潜坝的流量与潜坝的回水范围呈幂指函数关系,关系式为y=5.3724e-0.024x,R~2=0.968。水流漫坝之后出现两次流态变化,先水跌,后水跃。在2年一遇洪水条件下潜坝下游流态为缓流,由于坝肩绕流及梯形渠道边坡束窄作用,在下游呈现“剪刀水”流态;在5年一遇洪水条件下,潜坝下游存在不稳定水跃;当防洪标准大于10年一遇洪水时,需要对单潜坝下游修建消能防冲设施。（2）基于Mike 21 FM的河段水面线波动范围可知,大凌河西支生态工程防洪标准为2年一遇洪水时,潜坝群净距为400m,5年一遇洪水的潜坝群净距为500m。在设计流量一定的情况下,潜坝群间距布设越接近潜坝群净距,计算水面线越接近天然河道水面线,对河道的行洪影响越小。（3）基于Mike 21 FM的河段水面线波动范围,基于潜坝群作用尺度的定义划分,与大尺度潜坝群相比,小尺度潜坝群对河道水体扰动较强,河道平均流速随坝间距的减小而减小,流速减小值为天然河道的14%～25.8%,局部水位随坝间距的减小而增加,水位增加值为0.2～0.3m,小尺度潜坝群对河道局部影响较大,而大尺度对河道整体影响较小。（4）由数模计算结果带入非均匀流糙率计算式得知,大凌河西支生态工程在防洪标准为2年一遇洪水条件下,河道综合糙率随坝间距的增大而减小,与原河道相比,河道综合糙率值增加了0.0218～0.0332;当防洪标准大于5年一遇洪水时,潜坝群的布设不是影响河道综合糙率的主要因素。（5）由数模计算的流场图分析可得,水流漫坝之后会存在坝肩绕流现象,这种现象与潜坝群间距布设无关,与行洪流量相关;随流量的增大,坝肩绕流越强烈,对岸坡冲刷越强烈。
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