桥墩对冰塞形成影响的试验研究
发布时间：2017-09-05 23:26
本文关键词：桥墩对冰塞形成影响的试验研究
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【摘要】：寒冷地区普遍存在冰塞问题。初冬时节,由于气温骤降,河流中有冰花组成的漂移质在水面上随着水流向下游漂移,初春时节则有冰盖破碎形成的大尺寸浮冰块向下游漂移；桥墩的存在改变了河道原有的水力条件和边界条件,影响了河冰的输移,提高了冰塞形成的可能性；流冰在桥墩处卡封成功,标志着该河段冰塞开始形成,根据卡封形态的不同,冰塞分为平封冰塞和立封冰塞两种；研究桥墩处卡封冰塞的形成对预防冰凌灾害具有重要意义。通过模型试验,对河道桥墩处的冰块卡封机理进行了研究。结果表明,桥墩对平封冰塞形成的影响主要表现在桥墩水面部分阻挡浮冰通过,使上游来冰在桥墩处可能形成稳定的卡封结构；桥墩处形成立封冰塞时,相对于平封冰塞需要更大的流速和更大的流凌密度,桥墩对立冰塞形成的影响主要表现在桥墩水面部分阻挡水面浮冰通过,进而形成横断面稳定的卡封结构,桥墩水下部分阻挡下潜冰块向下游输移,进而形成河道纵断面的阻塞；桥墩处能否形成卡封主要取决于上游来冰的流凌密度,且存在一个临界值；桥墩处形成平封冰塞时,临界流凌密度主要与冰块尺寸和桥孔长度有关,随着冰块尺寸和桥孔长度比值的增大而减小,且不受水流弗汝德数的影响；桥墩处形成立封冰塞时,相比平封冰塞需要更大的流凌密度和更大的流速条件,临界流凌密度受水流条件影响较大,随着水流弗汝德数的增加而增加。
【关键词】：桥墩 平封冰塞 立封冰塞 试验研究 临界流凌密度
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV875;U442.3
【目录】：
- 致谢7-8
- 摘要8-9
- abstract9-14
- 第一章 绪论14-23
- 1.1 江河冰凌问题概述14-17
- 1.1.1 江河冰凌灾害14-16
- 1.1.2 冰凌对水工建筑物的破坏16-17
- 1.2 国内外冰凌问题研究现状17-19
- 1.3 桥墩对冰塞形成的影响19-21
- 1.4 课题研究主要内容21-23
- 第二章 冰塞形成的一般过程23-32
- 2.1 河流结冰过程23-31
- 2.1.1 水温下降与冰盖形成23-26
- 2.1.2 冰塞的形成条件26
- 2.1.3 冰塞的稳定性分析26-28
- 2.1.4 开河过程概述28-29
- 2.1.5 冰坝形成的影响因素29-31
- 2.2 桥墩对封、开河的影响31
- 2.3 本章小结31-32
- 第三章 桥墩对平封冰塞形成影响的试验研究32-45
- 3.1 模型试验32-33
- 3.2 试验现象33-34
- 3.3 平封冰塞临界流凌密度的试验研究34-44
- 3.3.1 桥孔长度对临界流凌密度的影响39-41
- 3.3.2 水流条件对临界流凌密度的影响41-42
- 3.3.3 冰块尺寸对临界流凌密度的影响42-44
- 3.4 本章小结44-45
- 第四章 桥墩对立封冰塞形成影响的试验研究45-61
- 4.1 试验条件概述45-51
- 4.2 试验现象51-53
- 4.3 冰块下潜临界情况分析53-57
- 4.4 立封冰塞临界流凌密度分析57-60
- 4.5 本章小结60-61
- 第五章 桥墩影响下平封冰塞与立封冰塞试验对比分析61-66
- 5.1 卡封冰塞的两种形态61-62
- 5.2 临界流凌密度的对比分析62-63
- 5.3 卡封水位的对比分析63-65
- 5.4 本章小结65-66
- 第六章 总结与展望66-68
- 6.1 主要研究内容66-67
- 6.2 展望67-68
- 参考文献68-74
- 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74
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