原文传递
水流非恒定性对丁坝稳定性的影响研究
| 论文题名： | 水流非恒定性对丁坝稳定性的影响研究 |
| 关键词： | 丁坝;水流非恒定性;动水压力;冲刷特性;稳定性 |
| 摘要： | 丁坝是常见的水工建筑物，广泛应用于山区河流航道整治工程中。天然河流中的洪水是非恒定流，随着洪水的陡涨陡落，丁坝在复杂的水流动力条件下会逐渐失去其稳定性，产生局部水毁甚至全毁，对实际工程造成极大的威胁和破坏。为更好地揭示水流非恒定性影响丁坝稳定性的问题，本文采用实测洪水资料分析和三维水动力学数值模拟方法，概化分析了表征天然河流水流非恒定特性的参数，在此基础上开展了水流非恒定性对丁坝动水压力、三维流速变化和坝头局部冲刷特性的影响研究，主要研究成果如下： （1）在对长江上游寸滩水文站1978~2007年日均流量过程分析的基础上，得到了能切实反应水流非恒定性的特征参数，包括流量变幅、洪峰次数和洪水持续时间，以此为基础设计了不同参数组合下的非恒定流流量过程。 （2）丁坝各部位动水压力变化过程与流量变化过程保持了较好的同步性，落水期坝体所受动水压力要大于涨水期。流量变幅增大和洪峰次数增多分别会导致坝体动水压力的显著增大和有效受力时间的增加，对丁坝稳定性造成危害；坝体动水压力不会随洪水持续时间增长而产生衰减，洪水持续时间对坝体稳定性的影响要结合流量变幅综合考量。 （3）水流非恒定性对丁坝不同位置处的三维流速影响不同，整体来看，流量变幅越大，洪峰流量也越大，使得坝体周围纵向流速越大，涨水期横向流速波动越大，越靠近主流区位置的垂向流速变化越明显；洪峰出现次数越多，流量变化频率越快，测点纵向流速对流量变化的响应时间也越快，水流对坝头的冲击在第一个洪峰时刻最大，最容易造成坝头失稳，横向流速波动幅度与洪峰出现次数呈正相关，洪峰次数变化对垂向流速影响不大；洪水持续时间越久，纵向流速变化速率越慢，横向流速的流态越平稳，背水坡垂向流速峰值会增大，坝头则会减小。 （4）流量变幅越大，坝头冲刷坑最大冲深越大且坝身周围的冲刷越剧烈，坝后淤沙也会随之重新分配，丁坝水毁破坏是由坝头到坝身的整体过程；洪峰出现次数对床面冲淤的整体形态影响不大，表现为洪峰数不同对最终冲坑面积和最大冲深的大小无明显影响，但会显著影响坝头冲刷坑冲深的形成过程；洪水持续时间对冲坑面积和冲坑长宽有明显影响，对床面冲刷影响更大，对局部冲刷影响较小。 （5）以最大冲深为影响丁坝稳定性指标的前提下，流量变幅对丁坝稳定性影响最大、洪水持续时间次之，洪峰出现次数与丁坝稳定性的相关性最差。 |
| 作者： | 温致宇 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 喻涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
