库尾非均匀流卵砾石输移特性研究

发布时间：2017-10-14 02:24

  本文关键词：库尾非均匀流卵砾石输移特性研究

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【摘要】：通过对长江三峡变动回水区的调研情况及收集到的实测资料显示,变动回水区末端段河床质组成以卵砾石夹砂为主,在消落期出现的碍航特性主要由卵砾石推移质运动造成。由于三峡库尾长期遇到卵石滩群再造过程的碍航问题,这对库尾段的航运造成很大影响,而三峡工程修建是重要功能之一就是航运,所以很有必要对库尾水流条件下的卵石输移特性进行研究。本文以国家“十二五”科技支撑计划项目“三峡水库变动回水区末端段航道治理研究(2012BAB05B03)”里的“三峡水库末端段泥沙输移规律研究”专题为研究背景,通过室内水槽试验为解决三峡库区末端长期遇到的卵石输移造成的碍航问题提供理论基础依据。本文在研究非均匀流卵砾石输移特性过程中,在以往研究方法的基础上,做了两种新的尝试。首先在输沙率测量的技术上,运用了图像识别的方法测量输沙率。其次,在以往的一次放水试验仅在尾部测量一组输沙率的基础上,选择了一种水流条件下一次性的测量几个断面输沙率,初步得出非均匀水流条件下的卵砾石输移的沿程变化特性。通过非均匀流下的卵砾石输移水槽试验,主要得出了以下几个结论:首先,基于图像识别来测量水槽试验的沿程断面输沙率的方法,具有对试验过程中水流无干扰、数据采集较方便、简单、实时性等优点,这相对于以往对泥沙输沙率的研究方法而言,测量结果更为接近实际运动状态。其次,根据水槽试验过程观测得出,在库尾非均匀流下的卵砾石输移,随着水深沿程的增加,水流的非均匀性逐渐增大,水流强度逐渐减小,从而导致整个泥沙的输移量沿程越来越小。当水流强度低于0.026时,卵砾石不再向前运动,从而开始淤积形成卵砾石沙堆。随着卵砾石淤积的位置向下游发展,回水影响的范围逐渐向上游延伸,沿程水流非均匀性也逐渐增大,卵砾石向下游淤积的速度也越来越缓。最后,水槽试验数据与已有推移质公式对比,根据已有的相近的输沙率公式结构形式,结合水槽试验数据结果,拟合得出含有非均匀系数a(0H=Ha,H为非均匀水流条件下的水深,0H为均匀流态下的正常水深)的适合于非均匀流态下的卵砾石输移的输沙率公式。
【关键词】：非均匀流 水槽试验 图像识别 卵砾石输沙率 淤积动态变化
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV142
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-28
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.2 研究现状10-26
• 1.2.1 明渠恒定非均匀流研究进展10-12
• 1.2.2 卵砾石输移规律研究现状12-26
• 1.2.2.1 推移质起动研究现状12-17
• 1.2.2.2 推移质输沙率研究17-26
• 1.3 研究内容与技术路线26-28
• 1.3.1 本文研究内容26
• 1.3.2 技术路线26-28
• 第2章 试验设备及布置28-38
• 2.1 水槽介绍28-29
• 2.1.1 水槽规格及主要技术特点28
• 2.1.2 水槽供回水系统28-29
• 2.2 控制测量设备29-33
• 2.2.1 流量控制29-30
• 2.2.2 水位测量30-31
• 2.2.3 卵砾石输沙率测量31-33
• 2.3 系统稳定性检验33-34
• 2.3.1 流量计的稳定性检验33
• 2.3.2 水位计的稳定性检验33-34
• 2.4 试验水流条件34-35
• 2.5 输沙条件控制35-36
• 2.6 试验布置36-38
• 第3章 基于图像识别的输沙率测量方法38-49
• 3.1 概述38
• 3.2 卵砾石运动图像采集38-41
• 3.2.1 测量设备布置38-39
• 3.2.2 测量设备参数设置39-41
• 3.3 卵石运动图像识别41-44
• 3.3.1 测量断面选取41-42
• 3.3.2 卵砾石颗粒识别42-44
• 3.3.3 统计泥沙颗粒数量44
• 3.4 测量处理结果验证44-47
• 3.4.1 颗粒质量检验45-46
• 3.4.2 图像识别结果验证46-47
• 3.5 小结47-49
• 第4章 非均匀流卵砾石输移特性试验研究49-59
• 4.1 非均匀流的判别方式49-50
• 4.2 试验方法50-51
• 4.3 卵砾石的淤积条件51-53
• 4.4 卵砾石的淤积动态过程53-58
• 4.5 小结58-59
• 第5章 非均匀流条件下卵砾石输移规律初探59-67
• 5.1 山区河道推移质运动的影响因素59-60
• 5.2 与已有推移质公式对比60-61
• 5.3 试验结果数据对比分析61-64
• 5.4 非均匀流下的卵砾石输移公式64-66
• 5.5 小结66-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果73

【参考文献】

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1 何文社,方铎,曹叔尤,杨具瑞,刘兴年;泥沙起动判别标准探讨[J];水科学进展;2003年02期

2 杨铁笙,杨桦,杨美卿;Self-organization Mechanism during the Bedform Process[J];Tsinghua Science and Technology;1997年03期

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本文编号：1028461