铁路桥梁等涉水基础建设势必会引起工程段河道水位和流态的变化,河道的过流能力降低,对行洪和河势造成不利影响。受桥墩的影响,河道水位抬高,在桥墩周围产生漩涡和局部冲刷,桥墩上下游的流场变得十分复杂。本文以新建江苏南沿江城际铁路跨中心河工程为研究背景,运用模型试验方法和DPIV表面流场测量系统,研究桥墩对江宁中心河水流影响及改善措施,重点分析了各种改善措施对河道水流流态、水位变化和桥墩附近流速的影响。主要研究内容和研究成果如下:(1)从模型试验范围、相似准则、模型材料与布置、测量仪器和测量方法等方面,对南沿江铁路跨中心河工程的物理模型进行设计,研究采用DPIV表面流场测量系统采集模型面层流场数据。(2)通过物理模型试验模拟现状河道,确定试验工况和试验方法,研究现状条件下河道水流特性。现状河道中的单孔拱桥对过流和河势影响较大;汇流工况下除单孔拱桥下游水流有短距离折冲外,流态基本稳定;分流工况下水流过单孔拱桥后在中心河2位置形成多个漩涡区。(3)现状河道中新建三处铁路桥墩,需要采取措施提高河道行洪能力和改善水流流态,采用断面补偿方法,增大河道行洪面积,通过模型试验研究补偿设计条件下河道水流特性。结果表明:河道中心河1与中心河3处均满足过流平面补偿,但中心河2处水位略微高于现状河道水位,中心河2处设计方案需进一步优化;中心河2处主流弯曲摆动,桥墩附近产生圆形阻流区,下游水流方向发生改变。(4)在补偿设计试验方案的基础上,对中心河2处河道裁弯取直和改岸坡为直立墙,提出优化设计方案,通过模型试验研究河道水流特性,将前后方案试验结果进行比较分析。研究结果表明:优化设计方案能够解决新建桥墩带来的防洪问题;中心河2处主流较为顺直,桥墩产生的圆形阻流区减小,下游水流方向得到优化,接近现状河道形态。(5)采用调跨和岸线调整措施对中心河2处水流流态进行了研究,分析河道面层流场。本文采用调跨方案对中心河2处水流流态改善效果不明显,单孔拱桥以及单孔拱桥后河道边界对流态影响较大。岸线调整方案对水流流态有较明显的改善,水流原有折冲河岸的现象减弱,二次折冲现象消失。本文开展的铁路桥墩对江宁中心河水流影响及改善措施研究,能为南沿江铁路跨中心河工程的设计和维护提供改善措施和建议,对中心河提高防洪能力和改善水流流态有着重要意义。同时也能够为同类水流受水中建筑物影响需要采取改善措施的工程提供参考。