泥石流拦砂坝过流模拟及其可视化研究

发布时间：2024-06-05 02:56

　　修建拦砂坝是泥石流灾害防治中常采用的岩土工程措施之一,通过减少泥石流方量、稳固沟床来降低泥石流危害。泥石流沿沟道运动至拦砂坝时,会涉及坝体开口处闭塞、坝前堆积、满库越坝等过程,拦砂坝过流模拟能定量分析拦排效果,可视化的输出能直观的了解到坝体运行状态,更好的为工程作出科学设计。本文采取野外考察、理论分析、模型试验、工程应用等研究方法,基于泥石流动力学理论进行典型坝体过流分析,构建了稳定性较好的差分格式求解基本运动方程;泥石流运动至坝体时,针对坝体开口闭塞问题,推导了格栅坝闭塞的概率模型,并基于机器学习理论,提出了窗口坝闭塞度的非线性判别,建立不同坝型的坝前堆积模型,实现了泥石流拦砂坝过流的数值模拟,并开发模拟平台作为研究成果输出口,运用于工程设计,通过数字化的计算机辅助来提高工程设计人员的效率。初步得到以下结论:1.求解泥石流运动模型算法的收敛性以流团模型作为控制泥石流运动的基本方程,构建有限差分格式求解运动模型,实现泥石流在沟道中的运动模拟,为保证构建差分格式算法的收敛性,论证了其相容性和稳定性,即差分格式的误差传播方程中,增长因子对于任何任何网格比都满足Von Neumann条件,保...

【文章页数】：128 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1典型泥石流透过型拦砂坝

泥石流拦砂坝过流模拟及其可视化研究2体对于后续泥石流无法排泄水体及细小颗粒，导致坝体提前达到设计年限，失去拦挡效果。因此，现有拦砂坝设计多趋向于透过型坝的转变（李德基，1997b），一些调控泥石流效果较好的透过型坝，如格栅坝，切口坝等逐渐出现在工程治理的视野，如图1.1所示。（a....

图2.1泥石流微元体Fig2.1Debrisflowmicroelement

第2章泥石流运动模型及数值求解13第2章泥石流运动模型及数值求解2.1基本方程1.连续性方程关于连续性方程的推导，需要假定流动的流体为连续的，然后取一微小单元进行分析，如图2.1所示。图2.1泥石流微元体Fig2.1Debrisflowmicroelement在推导之前，先进行两....

图2.2二维均质流坐标系

第2章泥石流运动模型及数值求解21考虑到泥石流颗粒中的2种类型，即较大的块石和较小的颗粒，设块石的粒径为Hd，浓度为HC，细颗粒的粒径为sd，浓度sC，则平均粒径为：HHssHsCdCddCC（2.53）C泥沙浓度，则：HsCCC（2.54）则泥石流二维方程动量方程为：2Dugh....

图3.1泥石流颗粒形成拱形导致坝体闭塞

第3章泥石流拦砂坝过流31图3.1泥石流颗粒形成拱形导致坝体闭塞Fig3.1Archformationofdebrisflowparticlesleadstodamocclusion图3.2闭塞后简化计算模型Fig3.2Simplifiedcalculationmodelafte....

本文编号：3989548