坝岸衔接处回流淘刷及防治措施研究
发布时间：2022-08-04 15:15
水利综合枢纽通过蓄水,抬高上游水位,不仅改善上游的通航条件,而且能实现水力发电等多方面,是取得水资源综合效益的重要水利工程。但是,在水利、水运工程的运行中,不可避免会对河流的自然状态进行改变,使得河流的水流特征和河床演变变得更加复杂。同时,泄水闸下泄的水流在与坝下水流在衔接过程中,会出现一些比较明显的恶劣流态,如回流、折冲水流等,会对岸坡产生不利影响,特别是在闸坝与岸坡的衔接处,水流断面突然拓宽,水流紊动性复杂,岸坡容易受到水流淘刷后会直接导致建筑物的损毁,直接影响综合枢纽的正常运行。本文通过物理模型试验观察泄水闸下泄后水流的特征和岸坡上泥沙起动现象。通过数值模拟计算该区域内的水流三维流速、流场及紊动能分布情况,并对两种模型试验的结果进行对比分析,对岸坡衔接处回流淘刷机理进行深入探讨,同时提出解决此类问题的工程措施,论文的主要工作和结论如下:（1）模型试验中,岸坡上泥沙在回流稳定时段容易起动,同时泥沙颗粒起动范围主要集中翼墙后20cm至60cm处,跟实际工程中岸坡破坏位置较为一致。（2）分析数学模型计算结果可知,回流区内水流紊动特性对泥沙起动产生重要的影响。紊动能的大小与回流区泥沙颗粒...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 存在问题与研究现状
1.2.1 急流扩散问题的研究现状
1.2.2 回流区研究现状
1.3 研究的主要内容与意义
第二章 紊流模型理论和泥沙起动原理
2.1 流体运动基本方程
2.2 紊流基本模型
2.2.1 紊动黏性系数模型
2.2.2 雷诺应力方程模型
2.3 数值计算方法
2.3.1 有限差分法
2.3.2 有限单元法
2.3.3 边界单元法
2.3.4 有限分析法
2.3.5 有限体积法
2.4 泥沙起动原理
2.5 本章小结
第三章 大源渡航电枢纽的模型建立与验证
3.1 工程背景
3.2 物理模型的设计与制作
3.2.1 基本原理
3.2.2 模型的设计与制作
3.3 数学模型的建立
3.3.1 Flow-3D软件介绍
3.3.2 模型的建立与验证
3.4 本章小结
第四章 坝岸衔接处回流淘刷机理的试验研究
4.1 泥沙起动现象
4.2 水流的三维流态
4.3 回流区流场分析
4.3.1 水平面流场分析
4.3.2 横断面流场分析
4.3.3 纵断面流场分析
4.4 坝岸衔接附近流速分析
4.5 紊动能的分析
4.6 回流淘刷形成原因分析
4.7 本章小结
第五章 坝岸衔接处回流淘刷防治措施
5.1 引言
5.2 岸坡形式的优化
5.2.1 计算工况
5.2.2 计算结果分析
5.3 不同流量的影响
5.3.1 计算工况
5.3.2 计算结果分析
5.4 岸坡坡比的优化
5.4.1 计算工况
5.4.2 计算结果分析
5.5 本章小结
结论与展望
1.结论
2.展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表论文目录
附录B 攻读学位期间从事科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]明渠扩散段急流运动特性及调控方法研究综述[J]. 孙东坡,李林昊,赵宝帅,李明佳,王宏飞,杨晓. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2014(04)
[2]受竖直旋涡影响下细沙的受力及起动分析[J]. 吴国茂,杨胜发,幸韵,许旭. 泥沙研究. 2013(04)
[3]非对称突扩通道流动特性的数值模拟[J]. 刘圣琬,李春光,吕岁菊. 宁夏工程技术. 2012(02)
[4]紊流模型理论的发展与现状[J]. 刘美萍. 山西水利科技. 2008(04)
[5]丁坝冲刷坑及下游回流区流场和紊动特性试验研究[J]. 曹艳敏,张华庆,蒋昌波,李旺生. 水动力学研究与进展A辑. 2008(05)
[6]长江中下游崩岸机理中的水流泥沙运动条件[J]. 余文畴,岳红艳. 人民长江. 2008(03)
[7]矩形水槽水流紊动特性分析[J]. 刘艾明,徐海涛,卢金友. 长江科学院院报. 2006(01)
[8]导流墩改善船闸引航道口门区水流条件试验研究[J]. 朱红,郝品正. 水道港口. 2005(02)
[9]丁坝回流长度的变化[J]. 韩玉芳,陈志昌. 水利水运工程学报. 2004(03)
[10]回流区水流运动三维数值模拟[J]. 张华庆,金生. 水道港口. 2004(02)
硕士论文
[1]当卡水电站下游局部冲刷坑深度试验研究[D]. 刘向宇.西北农林科技大学 2014
[2]挖入式港池三维水流特性及对泥沙淤积的影响研究[D]. 周千凯.长沙理工大学 2012
[3]低水头水利枢纽泄水闸前局部冲刷问题研究[D]. 吴国君.长沙理工大学 2011
[4]低水头航电枢纽泄水闸下游局部冲刷问题研究[D]. 侯斌.长沙理工大学 2010
[5]枢纽下游河床冲刷变形规律研究[D]. 程小兵.长沙理工大学 2008
[6]泄洪洞三维紊流数值模拟[D]. 沙海飞.河海大学 2005
[7]三维泄洪紊流流场的数值模拟[D]. 陈为博.天津大学 2004
本文编号：3669776
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 存在问题与研究现状
1.2.1 急流扩散问题的研究现状
1.2.2 回流区研究现状
1.3 研究的主要内容与意义
第二章 紊流模型理论和泥沙起动原理
2.1 流体运动基本方程
2.2 紊流基本模型
2.2.1 紊动黏性系数模型
2.2.2 雷诺应力方程模型
2.3 数值计算方法
2.3.1 有限差分法
2.3.2 有限单元法
2.3.3 边界单元法
2.3.4 有限分析法
2.3.5 有限体积法
2.4 泥沙起动原理
2.5 本章小结
第三章 大源渡航电枢纽的模型建立与验证
3.1 工程背景
3.2 物理模型的设计与制作
3.2.1 基本原理
3.2.2 模型的设计与制作
3.3 数学模型的建立
3.3.1 Flow-3D软件介绍
3.3.2 模型的建立与验证
3.4 本章小结
第四章 坝岸衔接处回流淘刷机理的试验研究
4.1 泥沙起动现象
4.2 水流的三维流态
4.3 回流区流场分析
4.3.1 水平面流场分析
4.3.2 横断面流场分析
4.3.3 纵断面流场分析
4.4 坝岸衔接附近流速分析
4.5 紊动能的分析
4.6 回流淘刷形成原因分析
4.7 本章小结
第五章 坝岸衔接处回流淘刷防治措施
5.1 引言
5.2 岸坡形式的优化
5.2.1 计算工况
5.2.2 计算结果分析
5.3 不同流量的影响
5.3.1 计算工况
5.3.2 计算结果分析
5.4 岸坡坡比的优化
5.4.1 计算工况
5.4.2 计算结果分析
5.5 本章小结
结论与展望
1.结论
2.展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表论文目录
附录B 攻读学位期间从事科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]明渠扩散段急流运动特性及调控方法研究综述[J]. 孙东坡,李林昊,赵宝帅,李明佳,王宏飞,杨晓. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2014(04)
[2]受竖直旋涡影响下细沙的受力及起动分析[J]. 吴国茂,杨胜发,幸韵,许旭. 泥沙研究. 2013(04)
[3]非对称突扩通道流动特性的数值模拟[J]. 刘圣琬,李春光,吕岁菊. 宁夏工程技术. 2012(02)
[4]紊流模型理论的发展与现状[J]. 刘美萍. 山西水利科技. 2008(04)
[5]丁坝冲刷坑及下游回流区流场和紊动特性试验研究[J]. 曹艳敏,张华庆,蒋昌波,李旺生. 水动力学研究与进展A辑. 2008(05)
[6]长江中下游崩岸机理中的水流泥沙运动条件[J]. 余文畴,岳红艳. 人民长江. 2008(03)
[7]矩形水槽水流紊动特性分析[J]. 刘艾明,徐海涛,卢金友. 长江科学院院报. 2006(01)
[8]导流墩改善船闸引航道口门区水流条件试验研究[J]. 朱红,郝品正. 水道港口. 2005(02)
[9]丁坝回流长度的变化[J]. 韩玉芳,陈志昌. 水利水运工程学报. 2004(03)
[10]回流区水流运动三维数值模拟[J]. 张华庆,金生. 水道港口. 2004(02)
硕士论文
[1]当卡水电站下游局部冲刷坑深度试验研究[D]. 刘向宇.西北农林科技大学 2014
[2]挖入式港池三维水流特性及对泥沙淤积的影响研究[D]. 周千凯.长沙理工大学 2012
[3]低水头水利枢纽泄水闸前局部冲刷问题研究[D]. 吴国君.长沙理工大学 2011
[4]低水头航电枢纽泄水闸下游局部冲刷问题研究[D]. 侯斌.长沙理工大学 2010
[5]枢纽下游河床冲刷变形规律研究[D]. 程小兵.长沙理工大学 2008
[6]泄洪洞三维紊流数值模拟[D]. 沙海飞.河海大学 2005
[7]三维泄洪紊流流场的数值模拟[D]. 陈为博.天津大学 2004
本文编号：3669776
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