库区急滩整治措施—潜桩群水流特性研究

发布时间：2017-05-04 16:00

  本文关键词：库区急滩整治措施—潜桩群水流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：长江作为我国内河运输大动脉,在航运方面具有运量大、投资省、成本低等优点,素有黄金水道之称。随着时代的进步发展,依托黄金水道推动长江经济带发展的战略意义日渐明显。然而三峡-葛洲坝两坝间(两坝间)的碍航急滩比比皆是,成为长江航运瓶颈,阻碍了长江航运的发展。而目前基于传统方法对两坝间急滩进行的整治效果难以彻底。因此,本文提出了库区急滩整治的新方法——潜桩群开辟通航缓流区。本文利用概化水槽模型试验及数值模拟处理技术,在潜桩群水流特性和工程应用方面展开初步研究,主要工作内容及成果有:(1)分析了两坝间急滩水流、航道条件及碍航特点及现有整治成果,阐述了库区急滩传统整治方法的不足。(2)针对库区急滩的水力特点,进行了以桩高、桩间距、流量等为主变量的潜桩群概化水槽模型试验,试验工况达39组,测试计算了不同桩高、桩间距、来流量情况下测流断面流速、紊动度、水槽沿程水位的变化值。(3)根据实验数据的系统分析,阐明了潜桩群高度、桩间距和来流量对测流断面表面、中部各向流速、潜桩群区及尾流区各测点各向紊动度的影响规律;分别建立了缓流区表流平均减小率(?)、主流区表流平均增加率(?)与减深率β_h及水流条件Fr、桩疏度γ_d的关系式;借鉴当前相关壅水计算式,分析了减深率β_b、桩疏度γ_d和流量Q(傅汝德数Fr)对潜桩群区前沿比降J的影响情况。(4)根据水槽实验结果,制定了实际工程——两坝间喜滩的整治方案。应用三维水流数学模型开展了喜滩工程前、后的数值模拟,结果表明了潜桩群具有明显的整治效果,证明了利用潜桩群进行库区急滩的整治、开辟缓流区是可行的。
【关键词】：库区急流滩 潜桩群 水流特性 航道整治
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U617;TV697.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及依据10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 扩大卡口断面12-13
• 1.2.2 筑坝壅水以减缓急流13
• 1.2.3 构建错口滩搭跳上滩13
• 1.2.4 开槽分流或新辟航槽13-14
• 1.2.5 拓宽缓流航道14
• 1.2.6 上疏下抬14
• 1.3 模拟研究手段14-16
• 1.3.1 水力模型14-15
• 1.3.2 数值模拟15-16
• 1.4 库区急滩研究现状16-17
• 1.5 桩及桩群水流特性研究现状17-18
• 1.6 研究工作的内容及技术路线18-19
• 1.6.1 主要研究内容18
• 1.6.2 研究技术路线18-19
• 第二章 概化模型试验19-26
• 2.1 模型试验仪器设备19-20
• 2.1.1 实验水槽19
• 2.1.2 测量设备19-20
• 2.2 模型试验研究目的及内容20
• 2.2.1 试验目的20
• 2.2.2 试验内容20
• 2.3 试验方案20-25
• 2.3.1 流量设置20-21
• 2.3.2 水槽调试21-22
• 2.3.3 潜桩群参数的确定22
• 2.3.4 潜桩群及测流布置22-23
• 2.3.5 工况设置23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 潜桩群水流特性研究26-62
• 3.1 潜桩群研究内容26
• 3.2 潜桩群布置形式对表面流速影响26-38
• 3.2.1 潜桩群高度h’对表流的影响27-30
• 3.2.2 潜桩群桩间距S_d对表流的影响30-33
• 3.2.3 流量Q对表流的影响33-36
• 3.2.4 综合关系式分析推导36-38
• 3.3 潜桩群对内部流态影响试验分析研究38-54
• 3.3.1 水下流速分布试验结果分析38-44
• 3.3.2 水下紊动度实验结果对比分析44-54
• 3.4 模型水槽壅跌水情况分析54-61
• 3.4.1 当前壅高计算公式54-55
• 3.4.2 水槽壅跌水情况分析55-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第四章 潜桩群整治库区急滩应用研究62-82
• 4.1 Flow3D软件简介62
• 4.2 三维水流数学模型简介62-67
• 4.2.1 紊流基本控制方程62-63
• 4.2.2 控制方程的离散及其求解63-65
• 4.2.3 边界条件65-66
• 4.2.4 自由水面的VOF法模拟66-67
• 4.3 模型基本资料67-68
• 4.4 模型的建立68-69
• 4.5 模型的验证69
• 4.6 综合上滩指标69-73
• 4.6.1 代表船舶基本参数69
• 4.6.2 船舶推力计算方法69-70
• 4.6.3 船舶航行阻力计算方法70-72
• 4.6.4 综合上滩指标的计算72
• 4.6.5 基本工况确定72-73
• 4.7 工程方案布置73-75
• 4.7.1 整治标准73
• 4.7.2 方案参数设置73-75
• 4.8 工程前模型水流特性75-78
• 4.8.1 工程前流速分析75-76
• 4.8.2 工程前消滩判数76-77
• 4.8.3 工程前流线分析77-78
• 4.9 工程后模型水流特性78-81
• 4.9.1 工程后流速分析78-79
• 4.9.2 工程后消滩判数79-80
• 4.9.3 工程后流线分析80-81
• 4.10 整治效果分析81
• 4.11 工程方案改进探究81
• 4.12 本章小结81-82
• 第五章 结论和展望82-85
• 5.1 总结82-84
• 5.2 研究展望84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 在校期间发表的论著及参与的学术成果89
• 一、在校期间发表的论文89
• 二、在校期间参与的科研项目89
• 三、在校期间获得的专利及著作权89

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本文编号：345336