【摘要】：流凌是特定的水文、氣象、地形和水力等條件作用下發(fā)生的一種自然現(xiàn)象,流凌演進(jìn)會(huì)對(duì)冰凌洪水、水工建筑、航電輸運(yùn)、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。松花江流域地處高緯度地區(qū),河流橫斷面形態(tài)變化較大,導(dǎo)致凌汛現(xiàn)象更加嚴(yán)峻和難以預(yù)測(cè)。本文以黑龍江省水利科技項(xiàng)目“松花江干流治理工程流凌演進(jìn)機(jī)理及堤防防護(hù)技術(shù)研究項(xiàng)目”為依托,面向松花江干流“湯原縣-佳木斯市”典型江段的流凌演進(jìn)問題,基于原型實(shí)驗(yàn)、MIKE21水動(dòng)力模塊和粒子追蹤模塊、原型觀測(cè)等研究方法,設(shè)計(jì)流凌演進(jìn)原型實(shí)驗(yàn),開展實(shí)驗(yàn)研究,利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行率定,開展實(shí)驗(yàn)江段多工況的流凌演進(jìn)數(shù)值模擬,設(shè)計(jì)開江原型觀測(cè)實(shí)驗(yàn),利用觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)值模擬得出的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)考慮到實(shí)驗(yàn)室物模實(shí)驗(yàn)的比尺效應(yīng),提出流凌演進(jìn)原型實(shí)驗(yàn)研究方法。開展多種工況的流凌演進(jìn)實(shí)驗(yàn)和流凌撞擊實(shí)驗(yàn),實(shí)測(cè)實(shí)時(shí)風(fēng)速、流場(chǎng)要素、流凌運(yùn)動(dòng)軌跡以及流凌與堤防相互作用等數(shù)據(jù),分析得到實(shí)驗(yàn)江段流凌演進(jìn)規(guī)律,為數(shù)值模擬提供邊界條件和率定數(shù)據(jù)。(2)基于流凌演進(jìn)原型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),采用MIKE21水動(dòng)力模塊和粒子追蹤模塊,開展流凌演進(jìn)數(shù)值模擬研究。以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)糙率和粒子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行率定,建立實(shí)驗(yàn)江段單冰塊運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型,分析不同風(fēng)速和水位對(duì)流凌運(yùn)動(dòng)的影響;建立實(shí)驗(yàn)江段群冰塊運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型,開展不同工況的來冰模擬,得到上游來冰量對(duì)實(shí)驗(yàn)江段流凌的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、分布和堆積的影響,給出堤防建設(shè)意見。(3)為了驗(yàn)證結(jié)論的準(zhǔn)確性,在春季開江期間進(jìn)行原型觀測(cè)實(shí)驗(yàn)研究,記錄實(shí)驗(yàn)江段流凌運(yùn)動(dòng)的過程,實(shí)測(cè)開江后流凌堆積的點(diǎn)位,觀測(cè)流凌破壞的特征。通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和資料統(tǒng)計(jì)整理,得到開江觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論,并與模擬結(jié)論對(duì)比分析,驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。
【圖文】：

毀冰排的措施，才確保整座橋的安全[19]。1964 年位于密云水庫引水涵洞進(jìn)口的進(jìn)水塔，受流凌擠壓折裂傾斜，被迫重建[20]。1982 年黃河龍口至河曲河段出現(xiàn)巨大冰塞體，體積達(dá) 6868 萬 m3，厚度 1.1 m，下部冰花厚度達(dá) 9.3 m，間接經(jīng)濟(jì)損失多達(dá) 1 億元以上[21]1985 年，引灤入津工程泵站被流凌嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致前池翼墻墻體開裂，爾王莊水庫防波墻被冰蓋推倒 100 m，推裂 500 m，受危部位達(dá) 1000 m，損失達(dá) 10 萬元[22]。1999 年月中旬，泥河水庫受流冰推力和凍脹作用，導(dǎo)致整個(gè)冰層向壩體驟然前移 1.5 m，冰排撞向壩頂，形成高達(dá) 3 m 的冰壩[23]。2001 年黃河寧蒙河段提前 1 個(gè)月封河，導(dǎo)致烏海段水流不暢，流冰阻塞河道，水位壅高，烏蘭木頭河段堤防出現(xiàn)決口，水勢(shì)迅猛[24]。201年據(jù)人民網(wǎng)報(bào)道：對(duì)于我國重大型工程南水北調(diào)中線，冬季渠道受到冰凍危害，國務(wù)院南水北調(diào)辦建管司司長李鵬程強(qiáng)調(diào)：流冰期間，要嚴(yán)格調(diào)度控制，避免冰塞產(chǎn)生，確保冰蓋就地融化，設(shè)置攔冰索攔住浮冰，保證關(guān)鍵進(jìn)水口處不被浮冰阻塞。黃河歷年受冰凌災(zāi)害較為嚴(yán)重，以黃河內(nèi)蒙古段為例，如表 1.1 所示，在 1953-1973 年黃河內(nèi)蒙古段多次遭受冰凌災(zāi)害。

毀冰排的措施，才確保整座橋的安全[19]。1964 年位于密云水庫引水涵洞進(jìn)口的進(jìn)水塔，受流凌擠壓折裂傾斜，被迫重建[20]。1982 年黃河龍口至河曲河段出現(xiàn)巨大冰塞體，體積達(dá) 6868 萬 m3，厚度 1.1 m，下部冰花厚度達(dá) 9.3 m，間接經(jīng)濟(jì)損失多達(dá) 1 億元以上[21]1985 年，引灤入津工程泵站被流凌嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致前池翼墻墻體開裂，爾王莊水庫防波墻被冰蓋推倒 100 m，推裂 500 m，受危部位達(dá) 1000 m，損失達(dá) 10 萬元[22]。1999 年月中旬，泥河水庫受流冰推力和凍脹作用，導(dǎo)致整個(gè)冰層向壩體驟然前移 1.5 m，冰排撞向壩頂，形成高達(dá) 3 m 的冰壩[23]。2001 年黃河寧蒙河段提前 1 個(gè)月封河，導(dǎo)致烏海段水流不暢，流冰阻塞河道，水位壅高，烏蘭木頭河段堤防出現(xiàn)決口，水勢(shì)迅猛[24]。201年據(jù)人民網(wǎng)報(bào)道：對(duì)于我國重大型工程南水北調(diào)中線，冬季渠道受到冰凍危害，國務(wù)院南水北調(diào)辦建管司司長李鵬程強(qiáng)調(diào)：流冰期間，要嚴(yán)格調(diào)度控制，避免冰塞產(chǎn)生，確保冰蓋就地融化，設(shè)置攔冰索攔住浮冰，保證關(guān)鍵進(jìn)水口處不被浮冰阻塞。黃河歷年受冰凌災(zāi)害較為嚴(yán)重，，以黃河內(nèi)蒙古段為例，如表 1.1 所示，在 1953-1973 年黃河內(nèi)蒙古段多次遭受冰凌災(zāi)害。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV875

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2603384