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原文传递加糙壅水相似特性试验研究

论文题名：	加糙壅水相似特性试验研究
关键词：	急浅滩航道;加糙壅水;模型试验;缩尺效应
摘要：	水路运输作为三大运输方式的一种，在经济迅速发展的今天，发展水路运输已然成为一种趋势。山区天然航道卡口、潜埂等急滩整治，常需要抬高水位，降低比降和流速，此时多采用潜坝、丁坝等建筑物壅水，此类集中壅水建筑物会在坝段产生跌水，出现局部大比降，影响船舶通航。采用加糙这一整治方式，由于其分散的布置形式，可以有效解决这一问题，但由于缩尺效应的存在，相似模型中的加糙壅水不相似。针对此问题，本文结合水槽系列模型试验与平面二维水流数学模型，研究了水深H与粒径d比值为5，布置间距L与粒径d比值为2.5时加糙壅水的相似特性，可为急浅滩航道整治提供参考，主要的研究内容与成果如下：　　（1）初步建立了梅花型加糙壅水随几何比尺变化的经验关系。水槽中共进行了5个相似比尺的加糙壅水试验，将壅水测量结果按几何比尺还原比较，发现加糙壅水随几何比尺增大而增大，结合数学模型分析了模型壅水按几何比尺还原后的壅水??′m与原型壅水??p的关系。　　（2）初步建立了相似模型中糙率系数的相似关系。采用相似的加糙布置，当模型规模缩小时，由于缩尺效应加糙壅水效果更为明显，其糙率更大，相似模型中的糙率系数不再是 np/nm=λL1/6这一关系，根据水槽试验结果并结合数学模型建立了相似模型中梅花型加糙的糙率相似关系。并采用水力半径分割法计算了加糙后的床面糙率，其相似关系与综合糙率相似关系几乎一致。　　（3）加糙长度和流量不会影响加糙壅水随几何比尺的变化关系。利用平面二维水流数学模型探究加糙壅水随流量和加糙长度的变化，根据其结果分析了水槽试验中几何比尺改变时，加糙壅水与几何比尺的变化关系。　　（4）相似模型中加糙体表面粗糙度始终一致是发生缩尺效应的一个因素。数学模型是完全相似且无法反应缩尺效应的，通过手动设置加糙段的糙率使不同比尺下保持一致，发现其壅水变化规律与水槽试验的一致。　　（5）探究了加糙壅水这一整治措施在实际航道中能否起到效果。根据澜沧江无名滩河段的资料，建立了该河段的平面二维水流数学模型，分析了未整治时的水位、流速和消滩指标，针对消滩情况不好的无名滩和勐送滩两个滩段，布置了粒径 3m 和 1m 的加糙块体。对加糙整治后的水流、流速和消滩指标变化情况进行分析，指出了布置加糙块体能够起到优化上游通航条件的作用，但加糙段河段本身通航条件会有一定劣化。
作者：	王松宁
专业：	水利工程;水利水电工程
导师：	许光祥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023