海口枢纽是入海水道的出海控制口门,其设计的好坏直接关系到入海水道功效的发挥。海口枢纽工程竣工放水后,对闸下游河道进行了水下地形测量,发现消力池后及两侧岸坡均有不同程度的冲刷。为确保该闸的安全运行,需要对闸下冲刷和防护措施开展研究。 本文基于原型观测结果,分析了海口闸下游河道冲刷现状;借助理论分析和概化物理模型,研究了闸下河道冲刷的成因,提出了海口闸下游防护措施,其主要成果包括: (1) 原型观测表明,海口闸闸下冲刷主要是包括防冲槽在内的下游河床整体冲刷,下游两侧翼墙的局部冲刷和中导堤堤端的绕流冲刷。 (2) 试验结果表明,抛石附近水流的脉动强度明显高于远离岸脚水流的脉动强度,从而加剧了抛石所在位置的河床冲刷。抛石体趾脚处河床被淘刷,导致石头滚动或滑动的趋势增强。海口闸下抛石厚度不足以及抛石均匀性不够好,导致岸脚处抛石厚度变薄,直至出现局部无抛石,促使防冲槽下挫和护岸挫跌。 (3) 海口闸下河道岸坡防护工程主要是护脚工程,应重视保护岸脚床沙不致淘空、流失。总结现有护脚方案的基础上,通过对方案性能、施工、经济的比较,并结合海口闸的具体状况,提出采用防冲备填石方案的建议。 (4) 通过几何形态分析,计算了防冲备填石方量和加固方量,并根据试验结果,对原有冲刷深度计算公式进行了修正。通过动量守衡原理,分析了抛石漂移过程的受力状况,建立了抛石漂移距离计算公式,为进一步解决工程防护和施工奠定了基础。