长直型急浅滩水流特性及整治研究

发布时间：2020-06-07 10:04

【摘要】：急滩、浅滩在我国山区河流中普遍存在。长直型急浅滩不仅坡陡流急,且水深不大,同时滩段长而直。扩宽断面虽能解决急的问题但同时水深会变得更浅,滩段长直则没有开辟缓流区或形成搭跳上滩的条件,因此长直型急浅滩难以采用常规措施加以整治。所以,寻求一种适合于长直型急浅滩整治的新方案具有重要意义。本文采用理论分析和数学模型相结合的方法,基于长直型急浅滩概化模型和河道模型,开展长直型急浅滩整治措施和方法研究,主要工作内容和研究成果有:(1)利用概化模型的理论计算及两个典型滩段实际水文测验资料,对二维水流数学模型进行了细致的验证计算,获取了能较好模拟该河段流场的糙率、网格密度等计算参数。(2)运用二维水流数学模型对两个研究河段进行了多级流量的流场计算,利用水流数值模拟计算结果结合滩段现状及泥沙水文概况,详细分析了滩段的水流条件、碍航特性及滩险特性。澜沧江无名滩处于两深潭间,由于滩段河床发生水平向及垂向收缩,过水断面急剧减小,导致滩段不仅河道狭窄、深泓较高、水流湍急、水面比降陡,且滩段较长,为一典型的长直窄槽型急险滩。长江小南海滩原本顺直狭窄的航槽因大中坝或车亭碛滩缘部位淤长而致使航槽内水深不足,流急水乱,船舶航行较为困难,为典型长直型枯水浅险滩。(3)利用对急浅滩整治的理论分析结合概化模型的分析方案,从减缓河床比降和增加河床糙率的方向,探求急浅滩整治的新方案。减缓河床比降,设置了全段降坡法和挖填式梯级法及下挖式梯级法;增加河床糙率,设置不同间距组合槽式加糙法和坑式加糙法;严格采用控制变量法,对概化模型进行水流数值模拟分析。概化模型试验结果表明,减缓比降和增加糙率的方法可以有效的改善急浅滩水流条件,其中挖填式梯级法,在不增加断面泄水面积的情况下,有效的壅高水位并且减缓流速,效果较佳。间距合理的槽式和坑式加糙法都具有明显的整治效果。但是两种方案,普遍存在水面线不稳定,流速波动大的问题。(4)依据新的整治思路在实际模型中设置新方案,运用数值模拟计算分析与常规方案整治效果的区别。挖填式梯级法和槽式加糙法相结合的整治方案运用到澜沧江无名滩,得到了很好的整治效果,新方案的工程效果与糙率n值直接增加0.01相近,相当于在原来糙率基础上将糙率提高了29%的工程效果。改善局部水流条件,全面完成消滩。
【图文】：

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重庆交通大学硕士学位论文图 2-2 边界条件示意图.2 网格设置数模计算结果的精确有效的关键因素在于网格形状和密度规划的合理性计算区域进行离散的计算方法为无结构三角网格及有限体积法。在中部究段后期会有方案工况布置，流动较为紊乱，故加密布置网格，在远离格可以布置相对稀疏，如图 2-3 所示。

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图 2-2 边界条件示意图.2 网格设置数模计算结果的精确有效的关键因素在于网格形状和密度规划的合理性计算区域进行离散的计算方法为无结构三角网格及有限体积法。在中部究段后期会有方案工况布置，，流动较为紊乱，故加密布置网格，在远离格可以布置相对稀疏，如图 2-3 所示。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV148

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