本文選題：不平衡輸沙 + 懸移質(zhì)含沙量沿程分布��； 參考：《長(zhǎng)江科學(xué)院》2017年碩士論文

【摘要】：水庫(kù)修建后上游來(lái)沙大部分淤積在庫(kù)區(qū)內(nèi),使得壩下游水體含沙量急劇減少。泥沙在輸移過(guò)程中水體含沙量將由次飽和向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化,并伴隨著水流挾帶泥沙做功、克服阻力做功等能量重新分配和轉(zhuǎn)化的過(guò)程。這一過(guò)程將導(dǎo)致壩下游河床受到長(zhǎng)距離沖刷,造成河勢(shì)劇烈調(diào)整,從而對(duì)防洪、航運(yùn)、水資源利用、水生態(tài)環(huán)境等可能帶來(lái)不利的影響。現(xiàn)有研究成果多基于理想水流條件,研究含沙量為飽和狀態(tài)下的水流運(yùn)動(dòng)特性和泥沙濃度分布情況,而對(duì)于低含沙量水流沿程恢復(fù)飽和過(guò)程中的流速、紊動(dòng)強(qiáng)度分布及含沙量沿程變化情況的綜合研究相對(duì)較少,其中對(duì)懸移質(zhì)含沙量由次飽和向平衡狀態(tài)變化過(guò)程規(guī)律的認(rèn)識(shí)仍存在一定的不足�？梢�(jiàn),當(dāng)前研究假定的水沙條件與實(shí)際水沙條件仍存在一定差異,關(guān)于非飽和狀態(tài)下懸移質(zhì)輸沙水槽試驗(yàn)成果也較少,需要更為深入地研究。本研究利用配置先進(jìn)測(cè)量?jī)x器與帶自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的水槽試驗(yàn)系統(tǒng),開(kāi)展了來(lái)流為清水恒定流、床沙為天然均勻沙條件下的懸移質(zhì)輸沙試驗(yàn)。通過(guò)不同流量、尾門(mén)水深、床沙粒徑的組合開(kāi)展了18組水槽試驗(yàn)。試驗(yàn)布設(shè)了6個(gè)流速測(cè)量斷面及24個(gè)懸移質(zhì)泥沙取樣斷面,獲取了水流流速及紊動(dòng)強(qiáng)度、水位、含沙量濃度數(shù)據(jù)。進(jìn)一步研究了清水沖刷且伴隨床沙運(yùn)動(dòng)條件下斷面垂線(xiàn)流速分布、垂線(xiàn)紊動(dòng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律及懸移質(zhì)含沙量變化情況,探索了不同水力因素對(duì)懸移質(zhì)含沙量沿程變化規(guī)律的影響。主要研究成果包括:(1)闡明了流量、尾門(mén)水深、床沙粒徑變化對(duì)垂線(xiàn)平均流速沿程變化和隨放水歷時(shí)變化的影響。研究表明,流量增大、水深減小、泥沙粒徑變細(xì)等試驗(yàn)條件的改變均會(huì)導(dǎo)致懸移質(zhì)泥沙從次飽和向飽和狀態(tài)恢復(fù)的距離延長(zhǎng),且處于此范圍內(nèi)的各試驗(yàn)斷面垂線(xiàn)平均流速隨放水歷時(shí)逐漸減小,而懸移質(zhì)含沙量達(dá)到飽和后的試驗(yàn)斷面,其垂線(xiàn)平均流速變化不大。(2)揭示了床面存在沙波運(yùn)動(dòng)時(shí)含沙水流垂線(xiàn)紊動(dòng)強(qiáng)度分布規(guī)律。研究表明,床面存在沙波運(yùn)動(dòng)時(shí),含沙水流垂線(xiàn)紊動(dòng)強(qiáng)度分布與床面平整時(shí)相比有著不同規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)沙波運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈影響近床面水體紊動(dòng)強(qiáng)度分布,進(jìn)而影響含沙水流垂線(xiàn)紊動(dòng)強(qiáng)度分布。床面形態(tài)不同,斷面垂線(xiàn)紊動(dòng)強(qiáng)度分布情況亦不同:對(duì)于進(jìn)口段床沙持續(xù)被沖刷的斷面而言,垂線(xiàn)紊動(dòng)強(qiáng)度水面大底部小并隨放水歷時(shí)增加紊動(dòng)強(qiáng)度數(shù)值持續(xù)下降;對(duì)于由沖刷向恢復(fù)飽和過(guò)渡斷面而言需要分為兩類(lèi)情況:當(dāng)床面持續(xù)被沖刷但上游有來(lái)沙補(bǔ)給時(shí),紊動(dòng)強(qiáng)度垂線(xiàn)分布為自水面逐漸增大并在近床面達(dá)到最大值后逐漸減小;當(dāng)床面先淤積后被水流沖刷時(shí),紊動(dòng)強(qiáng)度分布為自水面向下逐漸增大并在床面達(dá)到最大值,之后隨放水歷時(shí)增加紊動(dòng)強(qiáng)度垂線(xiàn)分布變?yōu)樽运嫦蛳轮饾u增大并在近床面達(dá)到最大值后逐漸減小的分布情況;對(duì)于水槽試驗(yàn)段中后部床面沖淤交替、懸移質(zhì)含沙量恢復(fù)飽和斷面來(lái)說(shuō),垂線(xiàn)紊動(dòng)強(qiáng)度分布為自水面向床面逐漸增大,且因沙波運(yùn)動(dòng),近床面紊動(dòng)強(qiáng)度數(shù)值波動(dòng)較大,隨著沿程增加,紊動(dòng)強(qiáng)度數(shù)值有所降低。(3)闡明了流量、尾門(mén)水深、泥沙粒徑變化對(duì)懸移質(zhì)含沙量沿程恢復(fù)過(guò)程的影響。當(dāng)其他影響因素不變時(shí):流量越大,懸移質(zhì)含沙量飽和距離越長(zhǎng),達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)數(shù)值也越大。同時(shí),隨著放水歷時(shí)增加,懸移質(zhì)含沙量達(dá)到飽和的距離也有所加大,但數(shù)值有所減小;尾門(mén)水深越小,懸移質(zhì)含沙量恢復(fù)飽和距離越大,恢復(fù)飽和后的數(shù)值也隨之增大;泥沙粒徑減小,懸移質(zhì)泥沙恢復(fù)飽和距離和含沙量數(shù)值均有所增加。同一相對(duì)水深點(diǎn)處含沙量變化規(guī)律與斷面平均含沙量變化規(guī)律一致:懸移質(zhì)含沙量濃度沿程逐漸增大并在水槽終端基本飽和,懸移質(zhì)含沙量恢復(fù)飽和后的數(shù)值隨放水歷時(shí)的增加逐漸減小。
[Abstract]:In this paper , the influence of different hydraulic factors on the change of sediment concentration along the course of sediment transport is studied . The results include : ( 1 ) the flow velocity , the depth of sediment and the change of sediment concentration are studied . ( 2 ) The distribution of turbulent intensity of sand - bearing water flow during sand wave movement in the bed surface is revealed . The results show that the distribution of the turbulent intensity of the vertical line of the sediment is gradually increased from the water surface to the maximum after reaching the maximum value in the bed surface . The distribution of the turbulent intensity of the suspended sediment increases gradually from the water surface and reaches the maximum value after the maximum value is reached .
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TV149

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本文編號(hào)：1959784