黄河宁夏四排口河段防洪工程丁坝附近流场的数值模拟研究

发布时间：2020-03-25 19:50

【摘要】：黄河上游石嘴山河段,河床主要由粉细砂组成。在粉细砂河床河段建设截流工程项目,在国内外比较罕见,在工程建设前后会出现一系列问题,诸如坝前冲刷、管涌现象,溃坝、截流后主流走向等等,都有待进一步深入研究。在截流过程中,为了引水改道,修建了系列丁坝、联坝和导流明渠,其对该河段水流运动、泥沙运移及河床变形产生很大影响。丁坝坝头结构形式是影响丁坝护岸能力的一个重要参数。本文采用VOF模型模拟了丁坝附近的三维流场,采用实测结果验证了数值模拟方法的可靠性。在此基础上,针对整体工程中丁坝的修建部分,采用数值模拟方式研究不同结构形式的丁坝对于局部冲淤状态下的周围流场的变化情况。对弧面丁坝和矩形丁坝分别建立不同的模型,模拟在局部冲淤状态下丁坝坝头周围的流场状况。针对黄河二期截流项目石嘴山地区四排口河段防洪工程的相关实测结果分析,并结合数值模拟方式进行了相关研究。本文主要工作:(1)对该地区四排口河段13个典型代表断面的流速及水深分布等情况的实测结果进行了分析;(2)对为防洪工程修建的引河发育状况进行了分析研究;(3)将各典型断面流速及水深的数值模拟研究结果与实测结果进行了比对,同时对河道未来发展趋势进行预测;(4)对主要挡水建筑物丁坝附近的流场进行数值模拟研究,提出更为实用合理的丁坝结构形式。依据模拟结果,结合相关后处理及计算机编程绘制出丁坝周围涡量场,考虑局部冲淤作用下对丁坝坝头的影响,对比不同结构形式的丁坝对水流的分流能力和对能量的消散情况。依据速度及涡量场数据,选择冲淤作用下受影响较弱的弧面结构,择取为较优坝头形式,为今后的科学研究和工程开展提供参考意见。
【图文】：

技术路线图,基础环,石山,河段

图１－１技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋Ｒｏａｄｍａｐ逡逑述了黄河石嘴山河段的地理位置、气候状况等基础环境，以及程的基本情况。另外，介绍了目前阶段国内外针对丁坝的研宄理实验对丁坝结构形式的比较，，并结合相应数学模型探究其内特性的研宄逐步深入且走向全面系统化。最后阐述了本论文研路线。逡逑

截流工程,最大流速,断面

Ｆｉｇ．邋２－５邋Ｆｌｏｗｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｌｏｓｕｒｅ邋ｇａｐ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｅａｒｌｙ邋ｓｔａｇｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ邋ｐｒｏｊｅｃｔ逡逑图２－３为２０１８年２月２６日－３月３日截流前期工程准备阶段龙口断面处平均流速分布图。可逡逑以看出，随着时间的变化，龙口断面附近流速呈现开口向上的抛物线分布，整体流速较小，逡逑不超过０．８ｍ／ｓ。图２－４为龙口断面在这一阶段的最大流速分布。从图中可以看出，龙口断面最逡逑大流速呈逐渐上升趋势，但整体最大流速不大，介于１．２－２．１ｍ／ｓ之间。逡逑图２－５为龙口断面在截流前期的整体流量分布情况。从图中可以看出，龙口断面流量整逡逑体呈上升趋势，但过程较为缓慢，在３月２日达到最大流量后骤降，３月３日断面流量低于６天逡逑内断面流量平均水平。逡逑－１０－逡逑
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV863

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