直立式溢流连拱坝过流能力及水流特性研究

发布时间：2021-02-03 06:13

　　连拱坝作为一种挡水建筑物常在河道中使用,在河道综合治理中,起到挡水、蓄水及泄水作用,又因其独特、优美的造型能够营造出一种曲线的跌水和水瀑景观效果,而常常被作为景观建筑物。这种连拱坝在水力特性方面,因具有更长的溢流前沿,使泄流能力大大提高。目前对连拱坝水流特性的研究较少,特别是在工程中设计其泄流量的计算无依据。因此,本文采用理论分析与物理实验模型、数值模拟相结合的方法,通过对连拱坝的水力学实验与分析,探讨连拱坝的水流特性,填补直立式溢流连拱坝水流特性研究的空白。本论文在相同河道内进行了一拱坝、二连拱坝、三连拱坝、四连拱坝、五连拱坝共5个连拱坝,每个连拱进行了60mm、70mm、80mm 3个坝高的水力学模型实验,利用实验结果对连拱坝的水流特性进行了分析,主要研究成果包括:（1）通过分析现有常规堰型的特点,确定连拱坝过流类似于薄壁堰、迷宫堰.因此,依照薄壁堰和迷宫堰的理论,利用量纲分析法推出了连拱坝的过流计算公式.实验表明相对于直线正交堰,连拱坝的过流能力均大于直线堰。（2）研究表明,连拱坝的综合流量系数与连拱坝顶水深H、堰高P、连拱坝展长L、单拱宽w等因素有关。在河道宽度一定条件下,连拱... 

【文章来源】：山东农业大学山东省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 前言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 常规堰研究现状
        1.2.2 迷宫堰研究现状
        1.2.3 其他堰型研究现状
        1.2.4 水力数值模拟研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法与技术路线
    1.5 创新点
2 材料与方法
    2.1 实验系统
    2.2 物理模型设计与制作
        2.2.1 实验模型设计
        2.2.2 直立式溢流连拱坝孔数方案
        2.2.3 直立式溢流连拱坝高度及模型方案
        2.2.4 模型的安装与制作
    2.3 实验测试
        2.3.1 测量断面
        2.3.2 实验流量
        2.3.3 水流条件控制
        2.3.4 测试仪器与测试方法
    2.4 本章小结
3 结果与分析
    3.1 直立式溢流连拱坝过流能力分析
        3.1.1 直立式溢流连拱坝的坝型分析
        3.1.2 直立式溢流连拱坝自由出流计算
        3.1.3 直立式溢流连拱坝过流能力分析
    3.2 直立式溢流连拱坝的流量系数
        3.2.1 自由出流的流量系数
        3.2.2 淹没出流的流量系数
    3.3 直立式溢流连拱坝过流的水流特性分析
        3.3.1 直立式溢流连拱坝的过流特性
        3.3.2 直立式溢流连拱坝的流场分析
        3.3.3 直立式溢流连拱坝的动水压力分析
    3.4 本章小结
4 讨论
    4.1 直立式溢流连拱坝的过流能力大于直线堰
    4.2 多种因素影响直立式溢流连拱坝的综合流量系数和淹没系数
    4.3 直立式溢流连拱坝水流特性较常规堰更加复杂
    4.4 展望
5 结论
6 参考文献
7 致谢
8 攻读学位期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像测速的薄壁堰流表面流场测量方法[J]. 曹列凯,白若男,钟强,李丹勋,王兴奎.  水科学进展. 2017(04)
[2]梯形薄壁堰流量规律数值模拟研究[J]. 魏文礼,李盼盼,白朝伟,刘玉玲.  应用力学学报. 2016(04)
[3]无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证[J]. 李睿,田忠,邓军.  水电能源科学. 2015(11)
[4]基于堰流的矩形明渠跌水量水研究[J]. 陈小攀,李乃稳,李龙国,刘超.  灌溉排水学报. 2015(07)
[5]琴键堰泄流能力特性分析[J]. 郭新蕾,杨开林,夏庆福,付辉.  水利学报. 2014(07)
[6]斜交堰失效条件试验研究[J]. 王玮,许光祥,张彦彦.  中国水运(下半月). 2013(11)
[7]阿拉沟水库溢洪道水流特性数值模拟[J]. 朱玲玲,牧振伟,龚厚建,秦国强,朱松,杨海华.  水利与建筑工程学报. 2012(06)
[8]流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数[J]. 王学斌,张毅.  电网与清洁能源. 2012(11)
[9]堰流的基本型式与基本计算公式[J]. 杜伟,朱国锋.  黑龙江水利科技. 2012(01)
[10]低实用堰水力特性及其对工程的影响[J]. 吴国君,刘晓平,方森松,孙文红,侯斌.  长江科学院院报. 2011(09)

硕士论文
[1]薄壁堰自由出流的试验研究[D]. 黄安多.西华大学 2017
[2]高水头明流泄洪洞三维数值模拟研究[D]. 罗永钦.四川大学 2006
[3]保水堰水力特性及体型优化研究[D]. 许国锋.天津大学 2006
[4]矩形薄壁堰贴壁流水力学特性的试验研究[D]. 彭儒武.中国农业大学 2005



本文编号：3016033