缺口丁坝水沙特性研究及工程应用

发布时间：2023-03-05 12:29

　　丁坝是水利丁程中广泛使用的护岸和航道整治建筑物,但坝头会产生冲刷,严重时导致丁坝水毁。木文对一种新型丁坝结构即缺口丁坝进行研究,缺口丁坝是在传统的丁坝坝体上设置缺口,可有效减小坝头冲刷深度,并可构造丰富的水流结构以满足生态需要。本文依托“福建省自然科学基金”项目将单个缺口丁坝作为研究对象,采用物理模型实验和数值模拟实验相结合的方法研究缺口位置及长度变化对丁坝水沙特性影响规律并且将其应用到实际工程中。(1)丁坝设置缺口后,流场发生改变。缺口丁坝坝后有两个回流区;水流绕过离岸坝段向岸侧坝头、远岸侧坝头和近岸坝段坝头后发生边界层分离,边界层分离的区域存在竖轴漩涡;与无缺口丁坝相比,坝头周围最大流速减小,坝前下潜流范围缩短。(2)随缺口中心位置向岸边靠近,近岸坝段坝后回流区长度缩小,离岸坝段坝后回流区长度增大;缺口和离岸坝段远岸侧坝头周围高流速区的流速无明显差异:缺口的分流比未受明显影响;通过缺口的水流从向主流偏转变为向岸边偏转。随缺口长度增加,近岸坝段和离岸坝段坝后回流区长度缩短;缺口和离岸坝段远岸侧坝头周围高流速区的流速降低;缺口的分流比增大。(3)丁坝设置缺口后,坝头局部冲刷坑深度明显减...

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题的背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 丁坝水力学特性
        1.2.2 丁坝泥沙特性研究现状
        1.2.3 透水丁坝研究现状
        1.2.4 缺口丁坝研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法和技术路线
    1.5 本章小结
第二章 缺口丁坝水力特性的物理实验研究
    2.1 实验装置
        2.1.1 实验水槽
        2.1.2 丁坝模型
        2.1.3 三维声学多普勒流速仪
    2.2 实验方案
    2.3 实验现象及成果分析
        2.3.1 水流结构
        2.3.2 水流紊动特性
    2.4 本章小结
第三章 缺口丁坝水力特性的数值模拟实验研究
    3.1 计算原理
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 求解方法
    3.2 模型建立及验证
        3.2.1 计算区域及网格划分
        3.2.2 边界条件及初始条件
        3.2.3 模型验证
    3.3 缺口位置变化对丁坝水力特性的影响
        3.3.1 计算工况
        3.3.2 缺口位置变化对水流结构的影响
        3.3.3 缺口位置变化对回流区长度的影响
        3.3.4 缺口位置变化对分流比的影响
    3.4 缺口长度变化对丁坝水力特性的影响
        3.4.1 计算工况
        3.4.2 缺口长度变化对水流结构的影响
        3.4.3 缺口长度变化对回流区长度的影响
        3.4.4 缺口长度变化对分流比的影响
        3.4.5 缺口长度变化对紊动能影响
    3.5 本章小结
第四章 缺口丁坝泥沙特性的数值模拟实验研究
    4.1 计算原理
        4.1.1 泥沙的起动
        4.1.2 推移质输沙率
        4.1.3 河床变形
    4.2 模型建立
    4.3 缺口位置变化对丁坝泥沙特性的影响
        4.3.1 计算工况
        4.3.2 缺口位置变化对河床局部变形的影响
    4.4 缺口长度对丁坝泥沙特性的影响
        4.4.1 计算工况
        4.4.2 缺口长度变化对河床局部变形的影响
    4.5 本章小结
第五章 缺口丁坝在实际工程应用
    5.1 工程概况
    5.2 模型建立及验证
        5.2.1 计算区域及网格划分
        5.2.2 边界条件及模型参数
        5.2.3 模型验证
    5.3 缺口丁坝建设前后河道流场
    5.4 工程建议
    5.5 本章小结
结论与展望
    研究成果
    研究工作展望
参考文献
致谢
个人简历



本文编号：3756195