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急流滩消滩指标的滩型反演研究

作　者: 杨小文
导　师: 许光祥
学　校: 重庆交通大学
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 急流滩消滩水力指标数模计算水槽试验反演
分类号: TV131.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 11次
引　用: 1次
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内容摘要

我国西部山区河流急流滩险众多,研究急流滩消滩水力指标,是航道工程中的重要研究内容。目前对于急流滩的整治已进行了许多研究,但对于急流滩消滩水力指标的系列研究还不多见。而已知急流滩消滩水力指标即流速—比降情况下,通过反演出一定的地形条件,实现既定消滩指标的水流条件,为河工模型、船模等研究系列指标所用,这方面的研究则更少。本文通过水槽试验和数学模型计算,对急流滩消滩水力指标进行了反演研究,获得了以下结论:1、经过水力学公式推导,建立了满足消滩水力指标的糙率和水深关系表达式,得出在一定糙率条件下,可寻求一定的水深,使流速、比降满足消滩水力指标的条件。并且将二者关系图形化,通过工程实例计算,证明受试验条件的限制,当出现大比降、小流速的水力指标组合时,水槽试验通过加糙、调整流量、水深等方法已经很难实现,加糙只能实现小比降的组合。2、阐述了前卡口方案水槽试验采用的原因、试验设备和模型设计方案等,通过对水槽试验成果和既定消滩水力指标的对比研究分析,得出水槽试验实现了部分消滩指标,并逐一分析和讨论,表明水槽试验改变局部地形难以实现较长河段稳定的流速—比降组合。3、将本文采用的平面二维水流数学模型应用于实际工程,通过对实际工程水位、流速的检验,验证了平面二维水流数学模型的计算正确性和合理性,可以用于本文的滩型反演研究数模计算。通过水槽试验成果和计算结果的图表对比,进一步验证了水槽试验成果的合理性。4、建立数学模型计算前后、卡口方案和宽顶堰,溪口深潭地形等多种方案,通过数模计算结果和既定消滩水力指标的对比分析,得出在对应的地形条件下,数模计算结果实现了部分消滩水力指标组合。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-20
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 研究现状  10-17
    1.2.1 急流滩水力特性研究  10-11
    1.2.2 消滩水力指标的确定方法  11-15
    1.2.3 消滩水力指标研究  15-17
  1.3 滩型反演研究现状  17-19
    1.3.1 反演定义  17
    1.3.2 急流滩滩型研究  17
    1.3.3 反演方法研究  17-19
  1.4 本文主要研究内容与结构安排  19-20
第二章急流滩水力特性  20-29
  2.1 急流滩的水流特征  20-21
  2.2 急流滩的成因分析  21-22
  2.3 急流滩的滩型分类  22-24
  2.4 急流滩的主要流态  24-28
    2.4.1 剪刀水  25-26
    2.4.2 跌水  26-27
    2.4.3 其他流态  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章滩型反演的试验研究  29-45
  3.1 加糙  29-34
    3.1.1 消滩指标的合理表达式  30
    3.1.2 水流条件设计  30-31
    3.1.3 试验限制  31-32
    3.1.4 实例验证  32-34
  3.2 模型设计和试验方案  34-36
    3.2.1 船模参数  34
    3.2.2 模型设计  34-35
    3.2.3 试验方案  35-36
  3.3 试验成果分析与讨论  36-44
    3.3.1 试验成果  36-41
    3.3.2 试验分析  41-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章平面二维水流数学模型  45-55
  4.1 数学模型的建立  45-48
    4.1.1 基本方程  45-47
    4.1.2 边界条件及动边界处理  47
    4.1.3 求解方法  47-48
  4.2 模型验证  48-53
    4.2.1 工程概况  48
    4.2.2 验证所采用资料  48
    4.2.3 正交曲线网格生成  48-50
    4.2.4 水位验证  50-51
    4.2.5 流速验证  51-53
  4.3 试验成果验证  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章滩型反演的数模计算  55-70
  5.1 卡口地形  55-61
    5.1.1 卡口设计  55-56
    5.1.2 数模计算工况  56-57
    5.1.3 计算结果分析  57-61
  5.2 宽顶堰地形  61-65
    5.2.1 宽顶堰设计  61
    5.2.2 数模计算工况  61-62
    5.2.3 计算结果分析  62-65
  5.3 溪口地形  65-69
    5.3.1 地形设计  65
    5.3.2 计算工况  65-66
    5.3.3 计算结果分析  66-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章结论与展望  70-72
  6.1 主要结论  70-71
  6.2 研究展望  71-72
参考文献  72-74
致谢  74-75
在校期间发表的论著及取得的科研成果  75

急流滩消滩指标的滩型反演研究

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