梯形复式断面引水明渠水流运动规律及闭闸期闸前泥沙淤积速率研究

发布时间：2017-04-24 02:09

  本文关键词：梯形复式断面引水明渠水流运动规律及闭闸期闸前泥沙淤积速率研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无坝引水工程明渠取水设计简单、造价低廉,是被广泛应用的取水方式之一。前人对矩形明渠的取水特性已作过系统的分析,为研究梯形复式断面引水明渠的水流运动规律及闸前渠段的悬移质泥沙淤积速率,本文基于南亚某待建泵站取水工程,采用悬移质定床河工试验与理论分析相结合的方法,对引水明渠不同运行工况时,明渠段以及取水口门近区的水流要素及流场特征进行了观测分析,并结合试验观测结果对闭闸期闸前段悬沙淤积速率进行了研究,主要成果如下:1.在引水流量一定的情况下,对应于河道洪、中、枯不同工况时,引水明渠口门区均能观测到很明显的水流混掺现象,口门交界面处流速梯度较大,流场三维特征明显。沿水深方向,该区流速分布表现为相对均匀、甚至“上小下大”的特征。2.梯形复式断面引水明渠的前端,平面回流现象突出,入渠水体横向收缩,水动力轴线集中在明渠前进方向右岸一侧;经过引水明渠前端复杂掺混流动区域,水流形态逐步过渡为一维特征较为明显的常规明渠流动,其一维特征的强度与渠道水深成反比。3.梯形复式断面明渠以大喇叭口与主河道衔接的布置形式,使得取水口处各种次生副流发育。引水明渠内水流速度远较主河道小,因而明渠前端形成以盲肠回流为主,叠加次生环流的复杂流动结构。分析表明,梯形复式引水明渠与主河道以喇叭口相接时,渠道前端盲肠式的回流强度与上游来水流量正相关。4.梯形复式断面取水明渠内,水流速度很小,其携带悬移质泥沙的能力很低。各工况的浑水试验结果表明,渠道内悬移质泥沙含量沿程降低,渠道淤积明显,即复式梯形断面引水明渠内悬移质泥沙为典型的超饱和输沙状态。5.针对实际运行中的极端不利工况,分析研究了泵站停止运行闸门关闭时,引水明渠内悬移质泥沙淤积问题。参考港池内盲肠回流水流挟沙力的研究思路,采用扎马林渠道挟沙力公式,分析并给出了闭闸期闸前段悬移质泥沙淤积速率的估算办法。
【关键词】：梯形复式断面 引水明渠 水流特征 闭闸期闸前段 淤积速率
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV146
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 研究背景与意义11
• 1.2 研究目的与内容11-12
• 1.2.1 研究目的11-12
• 1.2.2 研究内容12
• 1.3 研究方法与技术路线12-14
• 第二章 无坝引水明渠水沙运动规律研究现状及关键问题14-25
• 2.1 普通明渠水流运动特征14-15
• 2.1.1 矩形明渠流速分布14
• 2.1.2 梯形明渠流速分布14-15
• 2.2 无坝引水明渠水流运动的一般规律15-19
• 2.2.1 引水明渠流场特征15-17
• 2.2.2 分流形态17-19
• 2.3 无坝引水明渠悬移质泥沙运动的理论基础19-21
• 2.3.1 明渠段悬移质泥沙整体分布19-20
• 2.3.2 渠首局部回流区泥沙分布20-21
• 2.3.3 无坝引水明渠悬移质泥沙主要工程问题21
• 2.4 梯形复式断面引水明渠水流泥沙运动特点21-25
• 第三章 模型设计制作与试验条件25-31
• 3.1 工程概况25
• 3.2 模型设计25-29
• 3.2.1 模型比尺设计25-26
• 3.2.2 模型沙材料与含沙量比尺26-29
• 3.3 模型试验系统与测量仪器29-31
• 3.3.1 模型试验系统简介29-30
• 3.3.2 测量仪器30-31
• 第四章 梯形复式断面引水明渠流场特征试验研究31-56
• 4.1 物理模型31
• 4.2 试验工况与测点布置31-33
• 4.3 观测区域流场分析33-56
• 4.3.1 口门近区流场33-42
• 4.3.2 引水明渠段流场42-54
• 4.3.3 主河道上下游防护区流场54-56
• 第五章 闭闸期闸前段泥沙运动特征分析研究56-64
• 5.1 闭闸期闸前渠段含沙量分布56-58
• 5.2 闭闸期闸前渠段泥沙淤积速率的分析计算58-62
• 5.2.1 闭闸期闸前段泥沙淤积速率估算方法58-59
• 5.2.2 闸前渠段回流区挟沙能力的分析确定59-60
• 5.2.3 闸前渠段回流淤积速率公式60-62
• 5.3 闭闸期闸前段泥沙淤积影响因素及减淤措施62-64
• 5.3.1 闸前渠段回流淤积的影响因素62-63
• 5.3.2 闸前段回流减淤途径63-64
• 第六章 结论与展望64-67
• 6.1 研究成果64-65
• 6.2 主要创新点65-66
• 6.3 有待进一步开展的工作66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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