淤地壩在黃土高原有著悠久的歷史,其在水土流失方面具有十分重要的地位。由于大部分淤地壩為小型壩,該地區(qū)洪水一般峰高量小,過流時間短,使用次數(shù)少,且隨著生態(tài)環(huán)保的觀念深入人心,急需開發(fā)一種簡易安全且環(huán)保的泄洪技術。本文基于壩面全斷面過水、分散式消能的理念,提出基于生態(tài)袋構建過壩柔性臺階式溢洪道的淤地壩工程泄洪解決方案。本文基于RNG k-ε湍流模型、VOF自由表面捕捉技術,對傳統(tǒng)臺階式溢洪道全斷面過流進行改進,主要研究內容及成果如下:(1)分析了黃土高原中小淤地壩的幾何及水文特征,并且對50%壩頂過流時的光滑溢洪道進行模擬,消能率很小造成底端流速很大,對底端造成大沖刷效果,為了實現(xiàn)設計方案對陜北淤地壩的全覆蓋研究,確定了淤地壩的特征尺寸及特征流量的范圍,建立相應的數(shù)值計算模型并進行了驗證。(2)為了增強溢洪道的消能率,設計單一臺階式、前摻氣臺階式、平臺式和差動式四種臺階溢洪道體型方案,模擬分析了其水力特性及消能率,得出了不同體型適用的范圍。(3)根據(jù)其適用性,將不同的臺階式溢洪道體型方案應用到四座典型淤地壩工程上,并進行模擬計算。最終得出,牛家溝淤地壩和前杜家溝淤地壩在差動式臺階布設體型應...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1跌落水流流態(tài)Fig1-1nappeflowregime

圖1-1跌落水流流態(tài)Fig1-1nappeflowregime流的消能，Rajaratnam等人[17]對其進行研究，臺階的高度，相對能量損失E/1E即為：()()()1ik11111.5ha+111.5()NNiiikEENh....

圖1-2滑行水流流態(tài)Fig1-2skimmingflowregime

ik1111.5()iikEENha==+階上的能量損失百分數(shù)，kh為臨界水深。并且百分比與該臺階的高度和寬度及流量有很大的如下式：=m-nlog()kηha臺階尺寸變化的無量綱參數(shù)，其關系如下式：=m0.300.35(ab)n=0.54+....

圖1-3過渡水流流態(tài)Fig1-3transitionflowregime

tsuI采用物理模型試驗推導出相對能量損失計1resresdammaxmaxccc=1=1+1.5+1.5dddEEEHEHc5d；maxresE=E-E；maxE為溢洪道頂部最大能度()23cd=wq....

圖1-4技術路線圖

有的生態(tài)袋護坡結構進行改進，使之更加適合溢洪道的安全穩(wěn)定。方法與技術路線目采用數(shù)值模擬、實驗和工程驗證的方法對生態(tài)袋構建過壩柔性階梯式行研究。CFD數(shù)值模擬實際工程模型搭建和實驗數(shù)據(jù)采集的復雜性，以及試驗成本、條件的限SYSFLUENT進行模型流體的模擬計算，選用RNG....

本文編號：3964508