库区急滩整治措施—潜坝群水流特性研究

发布时间：2017-07-19 02:06

  本文关键词：库区急滩整治措施—潜坝群水流特性研究

  更多相关文章： 库区急滩 潜坝 三维数值模拟 航道整治 缓流区

【摘要】：长江作为水运交通的第一大交通要道,是连接西南、华中、华东三大经济区的重要纽带,维护其航道稳定以及船舶航行的安全是国家重点关注的问题。长江三峡—葛洲坝两坝间河段是长江干线航道的重要组成部分,河段间水流流态紊乱,河势险峻,水流湍急,多处滩险集浅、险、急的特点,不利于船舶航行以及航道运输业的发展。从当前的研究成果看出,传统库区急滩整治手段效果不理想,因此,本文提出采用“群潜坝成缓”的方法进行库区急滩整治,对丰富两坝间航道整治的手段,提高水运效益等具有重要意义。本文采用Smagorinsky亚格子紊流模型、概化水槽试验,对潜坝周围水流特性进行试验和分析,研究了单潜坝、群潜坝坝后缓流区宽度的影响因素,得到以下主要结论:(1)潜坝对水流产生阻挡作用,在坝后形成明显的缓流区,船舶可借助缓流区自航上滩。坝后缓流区的范围大小,与潜坝坝体形态、水流特性密切相关。(2)通过大量的单潜坝水槽试验和三维数值模拟分析,发现潜坝淹没度、束窄率是坝后缓流区宽度的主要影响因素,而水流傅汝德数对缓流区宽度的影响不明显;缓流区宽度与淹没度呈负指数关系,与束窄率则呈正线性关系。坝后流速减小率随潜坝淹没度增加而减少,随束窄率的增加而减少,小傅汝德数时坝后流速减小率相差不大,大傅汝德数时坝后流速减小明显。据此初步建立了缓流区宽度与淹没度、束窄率、距坝位置等的关系式。(3)通过单因素分析,总结了潜坝坝顶溢流比与淹没程度和束窄率的关系,得到了坝顶溢流比与淹没程度和束窄率的初步关系式。(4)经单坝、双坝和三坝试验和数值分析,发现第一条潜坝的缓流区宽度并不随潜坝数量、间距的变化而改变,但对缓流区内流速减小率影响明显;研究表明,当潜坝间距为3~6倍潜坝坝长时,潜坝附近表面水流状态最稳定。(5)潜坝下游再增设潜坝后,上下游水位差有所减小,但在潜坝间距为3~6倍坝长时上下游水位差最小;当同间距布置三条潜坝时,首坝上游水位壅高大于双潜坝情况,而坝后最大跌水相差不大。
【关键词】：库区急滩 潜坝 三维数值模拟 航道整治 缓流区
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV865
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 研究现状11-16
• 1.2.1 库区急滩整治11-14
• 1.2.2 潜坝在航道整治中的应用14-15
• 1.2.3 潜坝周围水流特性15-16
• 1.3 研究主要工作、技术路线及章节安排16-19
• 1.3.1 主要研究内容16-17
• 1.3.2 论文的技术路线17
• 1.3.3 章节安排17-19
• 第二章 概化模型实验19-28
• 2.1 试验设备19-20
• 2.2 试验仪器20-21
• 2.2.1 光电流速仪20-21
• 2.2.2 水位测针21
• 2.3 实验操作21-23
• 2.3.1 施测点的确定21-23
• 2.3.2 操作流程23
• 2.4 潜坝形态23-24
• 2.5 试验工况24-27
• 2.6 基本参数拟定27
• 2.6.1 测针常数的确定27
• 2.6.2 水槽糙率的确定27
• 2.7 本章小结27-28
• 第三章 数学模型的建立及验证28-35
• 3.1 水流数学模型的建立28-30
• 3.1.1 控制方程28-29
• 3.1.2 紊流模型29-30
• 3.2 模型的建立30-32
• 3.2.1 模型初始条件及边界条件30-31
• 3.2.2 网格设置31-32
• 3.3 模型的验证32-35
• 3.3.1 流速分布验证32-33
• 3.3.2 沿程水位验证33-35
• 第四章 潜坝对流场影响的研究35-58
• 4.1 缓流区宽度概化定义35-36
• 4.2 单潜坝影响区域潜坝附近流场36-53
• 4.2.1 研究工况36
• 4.2.2 淹没程度对潜坝附近流场的影响36-42
• 4.2.3 束窄率对潜坝附近流场的影响42-48
• 4.2.4 傅汝德数对潜坝附近流场的影响48-51
• 4.2.5 单潜坝坝后缓流区宽度分析51-53
• 4.3 群潜坝影响区域潜坝附近流场53-57
• 4.3.1 研究工况53-54
• 4.3.2 缓流区宽度研究54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 潜坝对水面影响的研究58-68
• 5.1 单潜坝对自由水面的影响58-61
• 5.1.1 研究工况58
• 5.1.2 自由水面影响分析58-60
• 5.1.3 单潜坝坝顶溢流比60-61
• 5.2 群潜坝对自由水面的影响61-67
• 5.2.1 研究工况61
• 5.2.2 群潜坝壅水试验结果61-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 潜坝群整治库区急滩在实际工程中的应用68-75
• 6.1 工程概况68
• 6.2 综合上滩指标68-71
• 6.2.1 船舶推力69
• 6.2.2 航行阻力69-70
• 6.2.3 综合上滩指标70-71
• 6.3 模型的验证71-73
• 6.3.1 水位验证72
• 6.3.2 流速验证72-73
• 6.4 群潜坝急滩整治数模计算73-74
• 6.4.1 研究工况选取73-74
• 6.4.2 计算成果74
• 6.5 本章小结74-75
• 第七章 结论与展望75-77
• 7.1 研究结论75-76
• 7.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 在校期间发表的论著及参与的科研项目81
• 一、在校期间发表的论文81
• 二、在校期间参与的科研项目81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王申曼;;关于天然河道中急滩及卡口流量的计算[J];东北水利水电;1985年07期

2 许光祥;费乐;;澜沧江急滩消滩水力指标确定方法[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2012年06期

3 成厚昌,郑银功;应用数学模型研究三峡库尾铜锣峡急滩的治理[J];重庆交通学院学报;1999年02期

4 杨胜发;赵晓马;王涵;;长江上游卵石急滩消滩水力指标研究[J];水运工程;2007年08期

5 胡小庆;;长江宜宾—重庆河段急滩消滩水力指标研究[J];水运工程;2012年10期

6 解中柱;罗明祥;曾涛;;川江斗笠子滩整治方案与治理效果[J];水运工程;2008年01期

7 ;[J];;年期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 贾华杰;库区急滩整治措施—人工复式断面水流特性研究[D];重庆交通大学;2015年

2 方伟;库区急滩整治措施—架空水下平台水流特性研究[D];重庆交通大学;2015年

3 刘辛愉;库区急滩整治措施—潜坝群水流特性研究[D];重庆交通大学;2016年

4 王玮;两坝间喜滩长直窄深型急滩治理方法研究[D];重庆交通大学;2014年

5 楼金仙;两坝间水田角深水急滩水流特性及整治措施研究[D];重庆交通大学;2014年

6 胡标兵;叙渝段典型卵石急流滩整治技术研究[D];重庆交通大学;2009年

，

本文编号：560726