丁坝回流区试验

试验二丁坝回流区试验

1 实验目的和要求

丁坝是航道整治工程中最常用的建筑物，当水位低于丁坝坝顶高程时，水流受到丁坝雍阻，迫使水流流向河心，绕过坝头下泄，在坝下游形成回流区。不同的丁坝布置形式，所形成的回流区范围不同，并直接影响到整治工程中丁坝间距的布置。所以，丁坝回流区范围、回流区形态变化及其回流强度大小，是航道整治工程中需要密切关注和研究的问题。

2 实验内容

观测和记录丁坝坝体在某一水流强度情况下的坝下游回流区流态和范围大小，同时测量回流区范围内的回流流速平面分布。

3 实验原理

如图所示，将丁坝放置在顺直水槽中。各个断面在水槽两侧和水槽中间设置3条测流垂线。实验时测量并记录每条垂线处的水位以及每条垂线水深为0.4h、0.5h、0.6h和0.8h处的流速。根据测量记录的数据分析掌握丁坝附近的水流特性，丁坝下游回流区流态和范围大小，回流区范围内的回流流速平面分布。

4 实验步骤

1.阅读和掌握实验目的、实验要求以及实验内容。

2.熟悉和掌握精密水位仪的使用原理与操作方法。

3.熟悉和掌握旋浆式流速仪的使用原理与操作方法。

4.开启水泵，调节水槽尾门，保持沿程水流恒定状态。

5.放置丁坝，待水流稳定后，采用木砂示踪剂观测流线、回水区域。

6.在丁坝前后测流断面上沿水槽宽度设置3个测流垂线，测量记录水位流速。

7.整理试验数据提交试验成果报告

5 实验数据记录

表1 长丁坝水位流速测量记录表

截面编号位置(m)水位(cm)

各相对水深处测量流速（cm/s）垂线平均流速

(cm/s)

垂线0.2h 0.4h 0.6h 0.8h

1 1.8 左岸9.9 1 26.5 26.7 26.7 24.1 26.7 右岸9.8

2 36.2 38.5 40.0 37.8 38.5 平均9.9

3 22.1 23.2 25.7 22.1 23.2

2 3.6 左岸10 1 24.2 24.0 30.

3 23.6 24.0 右岸9.8 2 35.1 40.0 36.7 35.8 40.0 平均9.9 3 22.6 26.5 20.5 25.3 26.5

3 4.8 左岸8.3 1 4.7 6.

4 6.7 8.

5 6.4 右岸9.3 2 48.

6 53.9 49.

7 50.6 53.9 平均8.

8 3 46.2 54.7 46.1 44.8 54.7

4 6.0 左岸7.8 1 23.3 20.0 16.1 18.

5 20.0 右岸8.3 2 57.2 56.8 57.

6 59.

7 56.

8 平均8.0 3 41.8 42.5 45.2 40.4 42.5

表2 短丁坝水位流速测量记录表

截面编号位置(m)水位(cm)

垂线平均流速

(cm/s)

1 1.8 左岸9.8 1 26.4 26.4 右岸9.8

2 43.2 43.2 平均9.8

3 27.8 27.8

2 3.6 左岸9.

3 1 23.0 23.0 右岸9.5 2 40.8 40.8 平均9.

4 3 26.

5 26.5

3 4.8 左岸8.3 1 6.70 6.70 右岸9.0 2 43.3 43.3 平均8.6 3 41.

4 41.4

4 6.0 左岸7.8 1 12.7 12.7 右岸9.0 2 52.3 52.3 平均8.4 3 43.8 43.8

注：垂线1距左岸10cm左右，垂线2于中间，垂线3距右岸10cm左右

6 实验数据处理

6.1水位沿程变化

根据表1与表2中测量所得数据整理出水槽沿程各断面水位变化如表3、表4，并依此绘出水位沿程变化图。

表3长丁坝下水位沿程变化表

测量位置断面1 断面2 断面3 断面4

左岸(cm) 9.9 10 8.3 7.8

右岸(cm) 9.8 9.8 9.3 8.3

平均(cm) 9.9 9.9 8.8 8.0

距离(m) 1.8 3.6 4.8 6.0

表4短丁坝下水位沿程变化表

测量位置断面1 断面2 断面3 断面4

左岸(cm) 9.8 9.3 8.3 7.8

右岸(cm) 9.8 9.5 9.0 9.0

平均(cm) 9.8 9.4 8.6 8.4

距离(m) 1.8 3.6 4.8 6.0

6.2流速沿程变化

根据表1、表2所测得水槽沿程各断面的流速情况，得到各测杆所在位置出的流速沿程变化如表5与表6，并绘出各测杆垂线的平均流速沿程变化图。

表5长丁坝下流速沿程变化表

测杆位置断面1 断面2 断面3 断面4

左岸平均26.7 23.0 6.4 20.0

中间平均38.5 40.8 53.9 56.8

右岸平均23.2 26.5 54.7 42.5

左岸平均26.4 23.0 6.70 12.7

中间平均43.2 40.8 43.3 52.3

右岸平均27.8 26.5 41.4 43.8

6.4流速沿水深分布

分析流速沿水深分布情况，分别取长丁坝情况下的丁坝位置前断面1的三条垂线与丁坝位置后断面3的三条垂线分别作流速沿水深分布如表7，绘制流速沿水深分布图，作相应拟合。

表7 流速沿垂线分布表

截面编号位置

(m)

水位

(cm)

各相对水深处测量流速(cm/s)

垂线0.2h 0.4h 0.6h 0.8h

1 1.8 9.9 1 26.5 26.7 26.7 24.1 9.8

2 36.2 38.5 40.0 37.8 9.9

3 22.1 23.2 25.7 22.1

3 4.8 8.3 1 4.7 6.

4 6.7 8.5

9.0 2 48.6 53.9 49.7 50.6 8.6 3 46.2 54.7 46.1 44.8