桥墩墩型对冰塞演变影响的试验研究

发布时间：2020-06-16 02:30

【摘要】：冰塞是高纬度地区河流中较为常见的一种冰情现象。桥墩的存在使得天然河道的边界条件发生变化,减小了桥墩所在断面的有效过水面积,影响着河道桥墩附近河冰的输移,导致冰塞的演变过程变得更加复杂。桥墩墩型(桥墩墩型按平面形状进行分类)的改变也会引起河流边界条件的变化,对冰塞演变发展有一定的影响。通过开展桥墩墩型对冰塞演变发展规律的试验研究,为防凌减灾提供一定的参考。通过水槽试验,研究四种桥墩墩型对冰塞堆积演变及壅水变化的影响。试验结果表明:桥墩墩型不同,冰塞的堆积顺序会有差异,尖端形桥墩和长方形桥墩以第二种和第三种堆积顺序的弗劳德数相对较小。桥墩附近的初始冰塞厚度总体呈现出的规律从大到小排序为长方形桥墩、尖端形桥墩、圆端形桥墩、圆柱形桥墩;而平衡冰塞厚度呈现与初始冰塞厚度完全相反的规律。冰塞水位增值在达到平衡阶段前始终保持上升的趋势,壅水过程总体呈现先缓慢后快速的特征,后期冰塞发展至平衡状态,水位基本不再有变化。桥墩墩型引起的平衡冰塞水位增值由大到小排序为:长方形桥墩、尖端形桥墩、圆端形桥墩、圆柱形桥墩。此外,通过对各因素进行分析,给出了考虑桥墩墩型影响的平衡冰塞水位增值表达式。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U443.22;TV875
【图文】：

1.1 河流冰塞问题概述江河的结冰、流冰（也称流凌）是高纬度寒区普遍存在的一种水文现象，河水由于热量的变化导致的结冰、封冻和解冻现象称为河流冰情。冰塞（见图 1.1）是高纬度地区河流中较为常见的一种冰情现象。当江河中冰花无法完全输移至下游，堆积在冰盖下方形成冰塞时，河道的过水断面面积相应变小，此时河道的过流能力被削弱，使得河道上游水位急剧壅高，容易引发凌洪灾害或者破坏河道中的水工建筑物的安全，会造成社会经济发展、生态自然环境的破坏性的影响。改革开放带来经济的繁荣，为了适应经济的发展，城市之间及城市内部交通不断发达，交通建设的需要推动了桥梁的兴建，已建及在建的跨河桥梁数量不断增加。由于桥墩的存在，天然河流的边界约束条件发生改变，减小了桥墩所在断面的有效过水面积，影响着河道桥墩附近河冰的输移，导致冰塞的演变过程变得更加复杂。桥墩墩型（本文中桥墩墩型按平面形状进行分类）的改变也会引起河流边界条件的变化，对冰塞演变发展有一定的影响。通过试验研究，分析桥墩墩型对冰塞堆积演变规律的影响，为防凌减灾提供一定的参考。

图 2.2 冰波形态特征示意图Fig2.2 Conceptual waved accumulation of frazil ice jam图 2.3 实验室冰波实物图

【参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 王军;张潮;倪晋;郭力文;赵慧敏;;三维贴体坐标变换在河冰数值模拟中的应用[J];水力发电学报;2008年03期

2 詹磊;董耀华;惠晓晓;;桥墩局部冲刷研究综述[J];水利电力科技;2007年03期

3 季日臣;何文社;房振叶;;斜交桥壅水试验研究与理论探讨[J];水科学进展;2007年04期

4 赵炜;;历史上的黄河凌汛灾害及原因[J];中国水利;2007年03期

5 茅泽育,吴剑疆,张磊,张瑞廷;天然河道冰塞演变发展的数值模拟[J];水科学进展;2003年06期

6 杨开林,刘之平,李桂芬,陈储军,刘翠杰,胡宏达;河道冰塞的模拟[J];水利水电技术;2002年10期

7 王军,聂杰;河流冰期水位研究[J];南京林业大学学报(自然科学版);2002年02期

8 可素娟,吕光圻,任志远;黄河巴彦高勒河段冰塞机理研究[J];水利学报;2000年07期

本文编号：2715390