桥墩对水内冰冰塞演变过程影响的试验研究

发布时间：2017-09-30 21:27

  本文关键词：桥墩对水内冰冰塞演变过程影响的试验研究

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【摘要】：高纬度地区河流冬季常出现冰塞问题,冰塞的出现会堵塞过流断面,致使上游水位升高,因而产生凌洪灾害,冰塞的解体溃决又会对下游带来灾害。河流中桥梁的建造改变了原有的水力条件和边界条件,形成了复杂的冰塞与桥墩的相互水力作用,往往会改变冰塞的堆积演变过程,加剧冰塞灾害,造成严重的经济损失和安全问题。目前,有关桥墩与冰塞的研究多在浮冰撞击力与相互作用力方面,有关冰塞与桥墩相互水力作用的研究几乎空白,因此本文从冰塞与桥墩相互水力作用方面,进行了桥墩对冰塞演变过程影响的研究。借助于实验室水槽试验,通过改变初始水流条件和冰流量条件,对三种不同桥墩条件下的冰塞演变过程进行了研究,并与无桥墩情况进行了对比分析。结果表明,桥墩的出现会改变桥墩附近的水流结构,冰塞发展到桥墩附近时,受桥墩束窄作用与局部冲刷作用的影响,冰颗粒会发生下潜堆积,桥墩下游先出现冰塞堆积增厚过程,冰塞在桥墩处停滞一段时间后再往桥墩上游发展,桥墩上游的冰塞增厚过程滞后,桥墩上、下游可能出现分两步堆积增厚的演变过程。桥墩的出现虽然对冰塞厚度的形成及水位变化过程产生一定影响,但对平衡冰塞厚度的影响较弱。
【关键词】：冰塞 桥墩 演变过程 试验研究 水流结构
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV133
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 河流冰塞问题及其研究现状14-17
• 1.1.1 河流冰塞问题14-15
• 1.1.2 国内外冰塞研究现状15-17
• 1.2 冰塞与桥墩间的相互作用17-18
• 1.3 本课题研究的来源及意义18
• 1.4 课题研究的主要内容18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 冰塞演变的一般机理19-28
• 2.1 冰塞的形成19-21
• 2.1.1 冰塞的形成条件19
• 2.1.2 冰塞的稳定性分析19-20
• 2.1.3 冰盖前缘冰花、冰块的下潜20-21
• 2.2 冰塞的发展与平衡21-24
• 2.2.1 冰塞的发展21-23
• 2.2.2 冰塞的平衡23
• 2.2.3 平衡输冰23-24
• 2.3 冰塞的堆积演变规律24
• 2.4 影响冰塞演变的因素24-25
• 2.5 冰塞厚度的计算方法25-27
• 2.5.1 窄河冰塞计算公式25-26
• 2.5.2 宽河冰塞计算公式26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 无桥墩影响下水内冰冰塞堆积演变的试验研究28-40
• 3.1 试验条件28-30
• 3.1.1 试验水槽及观测断面的布置28-29
• 3.1.2 测量设备29
• 3.1.3 模型冰及模型冰盖的选择29-30
• 3.2 试验的主要内容30
• 3.3 冰塞堆积演变的一般过程30-35
• 3.4 冰塞厚度及水位变化过程35-36
• 3.5 冰塞形成的临界佛汝德数36-37
• 3.6 初始水流、冰流量条件对平衡冰塞厚度及水位壅高的影响37-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 桥墩影响下水内冰冰塞堆积演变的试验研究40-56
• 4.1 试验条件40
• 4.2 桥墩试验的主要内容40-50
• 4.2.1 单桥墩d=0.02m试验40-44
• 4.2.2 单桥墩d=0.04m试验44-48
• 4.2.3 双桥墩d=0.02m试验48-50
• 4.3 桥墩影响下的冰塞演变过程50-53
• 4.4 桥墩上游能否形成冰塞的临界条件53-54
• 4.5 桥墩试验中初始水流条件对平衡冰塞厚度的影响54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 桥墩试验与无桥墩试验的对比分析56-75
• 5.1 桥墩附近的水流结构及河床冲刷现象56
• 5.2 水流对桥墩附近冰塞的冲刷56-65
• 5.2.1 冰塞下水流垂向流速分布56-58
• 5.2.2 试验中的冰塞冲刷现象58-60
• 5.2.3 桥墩处冲刷输冰计算60-65
• 5.3 桥墩对冰塞厚度形成的影响65-72
• 5.4 桥墩对水位变化过程的影响72
• 5.5 桥墩对冰塞形成临界条件的影响72-73
• 5.6 桥墩对平衡冰塞厚度的影响73-74
• 5.7 本章小结74-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 本文的主要研究成果75
• 6.2 未来工作的建议及展望75-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况82

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本文编号：950505