本文關(guān)鍵詞：壅水條件下水流結(jié)構(gòu)及床面泥沙起動研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：天然河流和水庫庫區(qū)等河段壅水情況非常普遍,壅水條件下的水流結(jié)構(gòu)以及床面泥沙起動規(guī)律較均勻流條件下更為復(fù)雜�，F(xiàn)有泥沙起動公式一般都基于恒定均勻流水槽試驗資料或近似均勻流觀測資料得出的,而壅水條件下(非均勻流,屬減速流)的泥沙起動規(guī)律和均勻流條件下是不同的。特別像三峽水庫這樣的河道型水庫,相同流量下從庫尾至壩前隨著水深的增加,非均勻性逐步加大,非均勻流的水流結(jié)構(gòu)與均勻流明顯不同,非均勻性越強差別就越大,沿用均勻流的推移質(zhì)泥沙起動成果來分析研究非均勻性較強的問題,結(jié)果往往會有較大的偏差。本文利用理論分析、實測資料對比分析、水槽試驗等方法,首先分析不同壅水條件下的水流結(jié)構(gòu)的變化,通過實測資料驗證了現(xiàn)有的泥沙流速起動公式不適合用來計算大壅水條件下的泥沙起動流速;驗證了希爾茲曲線在大壅水條件下與水槽條件下的差異性,然后通過水槽試驗觀測各壅水指標下的水流結(jié)構(gòu)變化特征,再對泥沙起動進行觀測,從流速、拖曳力、功率三個角度分析了起動規(guī)律。主要研究成果包括以下幾個方面:(1)通過水槽試驗資料、天然河道實測資料與4家常用的起動流速公式進行對比分析,表明:現(xiàn)有的經(jīng)典起動流速公式不適合于大壅水條件下的起動流速計算;對于水槽小壅水,盡管公式形式上滿足,但是對于起動粒徑的選擇上,有一定的差異性。(2)通過壅水條件下清水水槽試驗,壅水條件下水流流速沿垂線分布較均勻流更加均勻,壅水程度越大,水流沿垂向分布越均勻,即流速梯度越小。這一規(guī)律在三峽水庫大壅水條件下也同樣得到了驗證。(3)通過不同壅水條件下清水水槽試驗,觀測并分析了摩阻流速和床面切應(yīng)力的變化規(guī)律,二者均是隨著壅水程度的加大而減小。為了定量的描述它們的關(guān)系,引入壅水指標β(壅水水深與對應(yīng)均勻流條件下水深的比值),通過4種方法計算了摩阻流速,選定最可靠的一組值擬合得到了無量綱摩阻流速u*/u*0與β的變化關(guān)系式,同時推算得到對應(yīng)床面切應(yīng)力與β的關(guān)系。(4)通過不同壅水條件下的清水水槽試驗,觀測并分析了各種壅水指標β下的流速分布及三向相對紊動強度分布,相比均勻流,二者均有相似的分布結(jié)構(gòu),在adv可測的范圍內(nèi),流速均滿足對數(shù)分布規(guī)律,隨著壅水程度加大(β變大),相關(guān)性稍有波動,但總體對數(shù)相關(guān)率較高。得到對應(yīng)流速與β關(guān)系式。三向相對紊動強度,壅水條件下在近底處波動較大,但均勻流條件下沿垂線波動并不明顯。(5)通過推移質(zhì)泥沙起動試驗,得出對于床面泥沙的起動標準選取取樣標準,即推移質(zhì)累計頻率接近100%(d95)的粒徑確定為起動粒徑,具有較好的精確性。不同流量下,隨著壅水指標的變大,起動粒徑變小,沿程會出現(xiàn)粗沙先起動細沙后起動的現(xiàn)象。隨著流量的加大,在相同水深條件下,起動粒徑也較大。(6)對于指數(shù)型流速公式中的參數(shù)A,隨著壅水程度的加大,略有減小,但總體上為一固定常數(shù),根據(jù)本試驗結(jié)果取1.23。得到對應(yīng)與壅水指標相關(guān)的起動流速公式。利用該公式對萬縣水文站實測資料進行驗證,證明了d95作為起動代表粒徑計算起動流速更加精確。(7)水槽試驗成果對拖曳力公式進行驗證,大體上滿足希爾茲曲線。壅水指標β變大,比降J減小,起動拖曳力τ0是減小的,而臨界相對拖曳力Θ呈現(xiàn)增大的趨勢。說明了,起動拖曳力τ0受比降J的影響更大。而臨界相對拖曳力Θ在一定范圍內(nèi)與β指標正相關(guān)。(8)利用功率起動公式進行驗證,得到無量綱起動功率0.0191,可以作為推移質(zhì)泥沙起動的標準。
【關(guān)鍵詞】：壅水條件 水流結(jié)構(gòu) 水槽試驗 床沙起動
【學位授予單位】：長江科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV14;TV131.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-31
• 1.1 概述13-14
• 1.1.1 選題的背景13-14
• 1.1.2 研究的意義14
• 1.2 明渠均勻流研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 流速分布14-16
• 1.2.2 切應(yīng)力分布16-17
• 1.3 明渠減速流研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3.1 明渠恒定減速流水流結(jié)構(gòu)試驗研究17-18
• 1.3.2 明渠恒定減速流流速分布18-20
• 1.3.3 明渠恒定減速流紊動強度分布20-21
• 1.3.4 明渠恒定減速流雷諾切應(yīng)力分布21-23
• 1.4 泥沙起動研究現(xiàn)狀23-29
• 1.4.1 起動標準23-24
• 1.4.2 起動表達形式24-28
• 1.4.3 減速流條件下泥沙起動研究現(xiàn)狀28-29
• 1.5 本文研究的內(nèi)容及技術(shù)路線29-31
• 1.5.1 研究內(nèi)容29
• 1.5.2 技術(shù)路線29-31
• 第二章 三峽水庫變動回水區(qū)萬縣水文站實測資料分析31-52
• 2.1 變動回水區(qū)沿程水流特性31-36
• 2.1.1 流速分布32-34
• 2.1.2 水流紊動強度分布34-36
• 2.2 萬縣站卵石起動分析36-43
• 2.2.1 萬縣站各水力參數(shù)的相互關(guān)系37-38
• 2.2.2 床沙級配變化38-39
• 2.2.3 卵石輸沙量年際之間的變化39-40
• 2.2.4 推移質(zhì)粒徑的變化40-41
• 2.2.5 比降J計算41-42
• 2.2.6 起動對水流功率的選擇42-43
• 2.3 萬縣水文站推移質(zhì)起動公式驗證43-50
• 2.3.1 起動流速公式驗證44-47
• 2.3.2 起動切應(yīng)力公式驗證47-50
• 2.4 小結(jié)50-52
• 第三章 壅水條件下水流結(jié)構(gòu)水槽試驗分析52-95
• 3.1 試驗概況52-57
• 3.1.1 試驗水槽52-53
• 3.1.2 聲學多普勒流速儀（ADV）53-54
• 3.1.3 試驗布置及方案54-57
• 3.2 試驗結(jié)果分析57-92
• 3.2.1 壅水程度指標57-58
• 3.2.2 卡門常數(shù) κ 的確定58-59
• 3.2.3 摩阻流速及不同壅水指標下床面切應(yīng)力的關(guān)系59-69
• 3.2.4 不同壅水程度指標下的流速分布69-85
• 3.2.5 不同壅水程度指標與紊動強度的關(guān)系85-92
• 3.3 水槽小壅水與三峽變動回水區(qū)大壅水對比初步結(jié)論92-93
• 3.4 小結(jié)93-95
• 第四章 壅水條件下床面泥沙起動試驗分析95-108
• 4.1 泥沙起動概況95-96
• 4.2 泥沙起動水槽試驗96-97
• 4.2.1 試驗水槽及設(shè)備96
• 4.2.2 試驗方案及試驗條件96-97
• 4.3 試驗結(jié)果分析97-106
• 4.3.1 起動標準97-99
• 4.3.2 臨界起動流速公式參數(shù)驗證99-101
• 4.3.3 臨界無量綱拖曳力參數(shù)驗證101-102
• 4.3.4 臨界起動功率分析102-104
• 4.3.5 常用流速起動公式在本水槽的驗證104-106
• 4.4 小結(jié)106-108
• 第五章 結(jié)論與展望108-112
• 5.1 結(jié)論108-111
• 5.2 展望111-112
• 參考文獻112-116
• 附錄116-117
• 參加的主要科研課題116
• 攻讀碩士學位期間獲得榮譽116-117
• 致謝117

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：壅水條件下水流結(jié)構(gòu)及床面泥沙起動研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：274125