修建攔砂壩是泥石流災害防治中常采用的巖土工程措施之一,通過減少泥石流方量、穩(wěn)固溝床來降低泥石流危害。泥石流沿溝道運動至攔砂壩時,會涉及壩體開口處閉塞、壩前堆積、滿庫越壩等過程,攔砂壩過流模擬能定量分析攔排效果,可視化的輸出能直觀的了解到壩體運行狀態(tài),更好的為工程作出科學設計。本文采取野外考察、理論分析、模型試驗、工程應用等研究方法,基于泥石流動力學理論進行典型壩體過流分析,構建了穩(wěn)定性較好的差分格式求解基本運動方程;泥石流運動至壩體時,針對壩體開口閉塞問題,推導了格柵壩閉塞的概率模型,并基于機器學習理論,提出了窗口壩閉塞度的非線性判別,建立不同壩型的壩前堆積模型,實現了泥石流攔砂壩過流的數值模擬,并開發(fā)模擬平臺作為研究成果輸出口,運用于工程設計,通過數字化的計算機輔助來提高工程設計人員的效率。初步得到以下結論:1.求解泥石流運動模型算法的收斂性以流團模型作為控制泥石流運動的基本方程,構建有限差分格式求解運動模型,實現泥石流在溝道中的運動模擬,為保證構建差分格式算法的收斂性,論證了其相容性和穩(wěn)定性,即差分格式的誤差傳播方程中,增長因子對于任何任何網格比都滿足Von Neumann條件,保...

【文章頁數】：128 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1典型泥石流透過型攔砂壩

泥石流攔砂壩過流模擬及其可視化研究2體對于后續(xù)泥石流無法排泄水體及細小顆粒，導致壩體提前達到設計年限，失去攔擋效果。因此，現有攔砂壩設計多趨向于透過型壩的轉變（李德基，1997b），一些調控泥石流效果較好的透過型壩，如格柵壩，切口壩等逐漸出現在工程治理的視野，如圖1.1所示。（a....

圖2.1泥石流微元體Fig2.1Debrisflowmicroelement

第2章泥石流運動模型及數值求解13第2章泥石流運動模型及數值求解2.1基本方程1.連續(xù)性方程關于連續(xù)性方程的推導，需要假定流動的流體為連續(xù)的，然后取一微小單元進行分析，如圖2.1所示。圖2.1泥石流微元體Fig2.1Debrisflowmicroelement在推導之前，先進行兩....

圖2.2二維均質流坐標系

第2章泥石流運動模型及數值求解21考慮到泥石流顆粒中的2種類型，即較大的塊石和較小的顆粒，設塊石的粒徑為Hd，濃度為HC，細顆粒的粒徑為sd，濃度sC，則平均粒徑為：HHssHsCdCddCC（2.53）C泥沙濃度，則：HsCCC（2.54）則泥石流二維方程動量方程為：2Dugh....

圖3.1泥石流顆粒形成拱形導致壩體閉塞

第3章泥石流攔砂壩過流31圖3.1泥石流顆粒形成拱形導致壩體閉塞Fig3.1Archformationofdebrisflowparticlesleadstodamocclusion圖3.2閉塞后簡化計算模型Fig3.2Simplifiedcalculationmodelafte....

本文編號：3989548