【摘要】：在天然河流上修建梯級(jí)樞紐,可以有效解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力、航運(yùn)、工農(nóng)業(yè)需水和生活用水的需求,但另一方面,由于人工干預(yù)和調(diào)度,極大的改變了河流的水文情勢(shì),可能對(duì)河流的物質(zhì)輸運(yùn)及水質(zhì)環(huán)境帶來重要影響,開展樞紐建設(shè)對(duì)物質(zhì)輸運(yùn)的影響研究,有利于深入理解和認(rèn)識(shí)水利樞紐開發(fā)對(duì)水環(huán)境的不利影響,為合理調(diào)度和保護(hù)環(huán)境提供決策支持。河沙是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要原材料之一,近20年來,我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅猛發(fā)展,河道人工采砂為保障建筑工程的順利建設(shè)提供了原材料保障,但缺乏規(guī)劃的無序采砂,改變了河床形態(tài)并導(dǎo)致河床下切,對(duì)水流流態(tài)和水位也將帶來重要影響,針對(duì)河床下切對(duì)河道水流流態(tài)及物質(zhì)輸送的影響進(jìn)行研究,有助于合理規(guī)范人工采砂活動(dòng),為管理部門提供技術(shù)支持。本文以湘江下游長(zhǎng)沙綜合樞紐的建設(shè)運(yùn)營(yíng)為例,針對(duì)水利樞紐修建對(duì)其上游河道及上游支流河道水流運(yùn)動(dòng)及物質(zhì)輸運(yùn)的影響開展研究,通過建立三維水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型和物質(zhì)輸送數(shù)學(xué)模型,通過設(shè)置合適的模擬情景,計(jì)算了長(zhǎng)沙綜合樞紐建設(shè)前后典型來流條件下上游湘江長(zhǎng)沙段水流運(yùn)動(dòng)及物質(zhì)輸送過程,計(jì)算了長(zhǎng)沙綜合樞紐建設(shè)對(duì)其支流瀏陽河水流運(yùn)動(dòng)及物質(zhì)輸送的影響,分析了樞紐對(duì)上游河道及支流河段的流態(tài)及物質(zhì)輸送的影響程度及范圍。研究表明,樞紐運(yùn)行后,由于水位和水深大幅增加,同等流量情況下,水流流速變緩,使得物質(zhì)對(duì)流擴(kuò)散速度顯著減小,物質(zhì)在研究水域內(nèi)停滯時(shí)間顯著增長(zhǎng),流量越小,影響越顯著。針對(duì)湘江下游河床下切對(duì)水流運(yùn)動(dòng)及物質(zhì)輸送的影響,本文分別在1983年水下地形圖和2008年水下地形圖的基礎(chǔ)上,建立了湘江下游湘潭-濠河口三維水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型和物質(zhì)輸送數(shù)學(xué)模型,采用相同的來流條件和下游水位,通過設(shè)置合適的情景計(jì)算和對(duì)比,分析了河床下切對(duì)下游河道水流運(yùn)動(dòng)及物質(zhì)輸送的影響。研究結(jié)果表明,河床下切對(duì)湘江下游河道水流流場(chǎng)流態(tài)影響顯著,表現(xiàn)為同等流量情況下水位顯著降低,流速顯著變緩,且進(jìn)入河道中的物質(zhì)停滯時(shí)間顯著延長(zhǎng)。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV147
【圖文】：

圖２．邋１模型計(jì)算區(qū)域與水文資料實(shí)測(cè)區(qū)域逡逑２．２．１水面線驗(yàn)證結(jié)果逡逑在湘江香爐洲至靖港河段左右兩側(cè)各布置１７個(gè)測(cè)點(diǎn)（如圖２．２所示），監(jiān)測(cè)湘江沿逡逑程水位變化。以測(cè)點(diǎn)沿程距離為橫坐標(biāo)（其中0ｍ表示１號(hào)測(cè)點(diǎn)），水位為縱坐標(biāo)，繪制逡逑出香爐洲至靖港河段的水面線，如圖２．３所示。逡逑圖２．邋２水位測(cè)點(diǎn)位置圖逡逑１６逡逑

Ｂａｔｈｙｍｅｔｒｙ邋［ｍ］逡逑Ｈｉ邋Ａｂｏｖｅ邋３７邋５逡逑Ｍ邋Ｍｌ邋２５邋０－３７邋５逡逑■圉邋３２．Ｓ邋？邋３￡．邋０逡逑■邐３０邋０－邋３２５逡逑ｆｔ邐Ｈｉ邐２７５－３００逡逑Ｉｆ邐Ｈ邐２５邋Ｃ－２７邋５逡逑Ｈ邐ＢＢ邐２２５－２５０逡逑■邐■■邐２０邋０－２２５逡逑Ｈ邐Ｈ｜邐１７邋Ｓ－２０邋０逡逑ｆ逡逑■邐ｔ０邐０－１２邋５逡逑１邐■７５－１００逡逑＃邐ｕ逡逑■邋Ｓｅｌｏｗ邋２．５逡逑Ｉ邋ｌ邋Ｕｎｄｅｆｉｎｅｄ邋Ｖａｌｕｅ逡逑圖２．邋１模型計(jì)算區(qū)域與水文資料實(shí)測(cè)區(qū)域逡逑２．２．１水面線驗(yàn)證結(jié)果逡逑在湘江香爐洲至靖港河段左右兩側(cè)各布置１７個(gè)測(cè)點(diǎn)（如圖２．２所示），監(jiān)測(cè)湘江沿逡逑程水位變化。以測(cè)點(diǎn)沿程距離為橫坐標(biāo)（其中0ｍ表示１號(hào)測(cè)點(diǎn)），水位為縱坐標(biāo)，繪制逡逑出香爐洲至靖港河段的水面線，如圖２．３所示。逡逑

邐（ｂ）右岸水面線逡逑圖２．邋３沿程水位驗(yàn)證逡逑從圖２．３中可以看出模型計(jì)算的水位與水文資料吻合較好。通過各測(cè)點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型逡逑計(jì)算值和原型實(shí)測(cè)值可知，沿程水位最大絕對(duì)誤差為０．０２２ｍ，絕對(duì)平均誤差為０．００２ｍ，逡逑誤差均在規(guī)定的容許誤差內(nèi)，滿足規(guī)范要求。逡逑２．２．２斷面流速分布驗(yàn)證結(jié)果逡逑實(shí)測(cè)資料中共有三個(gè)斷面的流速和水深測(cè)量資料，具體位置見圖２．２中Ｑｈ邋Ｑ２、逡逑Ｑ３斷面。為驗(yàn)證模型流速計(jì)算結(jié)果，提取數(shù)值計(jì)算結(jié)果中三個(gè)斷面處的流速與水深值，…邐？逡逑分別與實(shí)測(cè)資料進(jìn)行比較，如圖２．４、圖２．５和圖２．６所示。從圖中可以看出，在N隙襄義廈媧Γ逕鮮擋獾憬蝦玫羋湓詡撲闈?jì)线上，紦潢Y鈑朧擋饉畹姆植記魘埔恢�。在辶x希眩病ⅲ眩扯廈媧τ屑父齙憒嬖諂�，茰O獾憒撲闃滌肫涫擋庵搗淺＝詠得魘的ｅ義閑土魎偌撲惴弦�。辶x狹魎伲ǎ恚螅╁義希渤у義襄五五

本文編號(hào)：2743259