【摘要】：低水頭引水工程一般均會(huì)遇到泥砂問題,它們或者是坡陡流急山溪性河流上大粒徑的推移質(zhì),或者是平原河流中的細(xì)粒泥砂。因此,在低水頭引水工程中,引水問題和排砂問題密切相關(guān)。根據(jù)不同的引水和防砂設(shè)施及其多種布置形式,形成各種類型的低水頭引水防砂樞紐。本文所研究的分層取水建筑物位于某彎道式引水渠首的上游,該布置是將彎道式渠首和分層取水建筑物相結(jié)合,將分層取水建筑物作為彎道式渠首的一級(jí)防砂設(shè)施,從而解決其連續(xù)引水和沖砂的問題。本研究在查閱前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)分層取水建筑物的水力特性進(jìn)行了進(jìn)一步地研究分析。所做的主要工作如下：(1)收集關(guān)于低水頭引水樞紐工程的相關(guān)資料,對(duì)渠首工程的作用及類型進(jìn)行歸納總結(jié),并掌握其建設(shè)概況。重點(diǎn)關(guān)注彎道式渠首和分層取水式渠首的國內(nèi)外發(fā)展概況,及其在實(shí)際工程中運(yùn)行情況。以往的研究大多針對(duì)彎道的水流特性進(jìn)行研究,而本文研究重點(diǎn)是分層取水建筑物,研究其作為一級(jí)排砂設(shè)施能否達(dá)到連續(xù)引水和排砂的目的。(2)重點(diǎn)介紹了某彎道式渠首分層取水結(jié)構(gòu)段的物理模型試驗(yàn)研究。該結(jié)構(gòu)段的設(shè)置是以某彎道式渠首改造工程為背景,在該彎道式渠首的泄洪閘上游設(shè)置分層取水結(jié)構(gòu)段,用水平隔板將水流分開,上層引水、下層沖砂,研究了分層取水建筑物的水力特性,同時(shí)解決了彎道式渠首建筑物的引水和排砂問題。采用1：25的比尺進(jìn)行整體水工模型試驗(yàn),分別進(jìn)行不沖砂和泄洪閘單孔沖砂兩種試驗(yàn)工況,試驗(yàn)結(jié)果表明：該分層取水結(jié)構(gòu)段能達(dá)到設(shè)計(jì)的引水流量要求；且單孔沖砂時(shí),閘門開度越大,沖砂效果越好。(3)介紹了數(shù)值計(jì)算基本理論,其中包括數(shù)值計(jì)算基本概念、流體流動(dòng)的基本控制方程、數(shù)值計(jì)算的求解方法、紊流數(shù)值模擬方法、紊流模型基本控制方程；并重點(diǎn)介紹了自由水面的模擬方法體積分率(VOF)法。(4)研究了數(shù)值計(jì)算方法在水利工程中的應(yīng)用,給出了本文進(jìn)行數(shù)值模擬研究所運(yùn)用到的前處理、求解、后處理的軟件,并給出數(shù)值模擬的步驟過程。(5)對(duì)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行了分析,給出了數(shù)值模擬三個(gè)試驗(yàn)工況的流態(tài)、水面線、流速,并將物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種研究方法得出的引水流量、沖砂流量、沖砂流速等進(jìn)行對(duì)比分析,通過分析可知兩種方法得到的結(jié)論是一致的。該分層取水建筑物的水力特性研究對(duì)于多泥砂河流的綜合整治工作具有實(shí)際借鑒意義,在水利工程中將為解決多泥砂河流的連續(xù)引水和排砂的問題發(fā)揮重要的作用。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV135

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2779719