淤地坝台阶式过水坝面过流特性分析及其生态袋构建初步研究

发布时间：2024-04-26 01:23

　　淤地坝在黄土高原有着悠久的历史,其在水土流失方面具有十分重要的地位。由于大部分淤地坝为小型坝,该地区洪水一般峰高量小,过流时间短,使用次数少,且随着生态环保的观念深入人心,急需开发一种简易安全且环保的泄洪技术。本文基于坝面全断面过水、分散式消能的理念,提出基于生态袋构建过坝柔性台阶式溢洪道的淤地坝工程泄洪解决方案。本文基于RNG k-ε湍流模型、VOF自由表面捕捉技术,对传统台阶式溢洪道全断面过流进行改进,主要研究内容及成果如下:(1)分析了黄土高原中小淤地坝的几何及水文特征,并且对50%坝顶过流时的光滑溢洪道进行模拟,消能率很小造成底端流速很大,对底端造成大冲刷效果,为了实现设计方案对陕北淤地坝的全覆盖研究,确定了淤地坝的特征尺寸及特征流量的范围,建立相应的数值计算模型并进行了验证。(2)为了增强溢洪道的消能率,设计单一台阶式、前掺气台阶式、平台式和差动式四种台阶溢洪道体型方案,模拟分析了其水力特性及消能率,得出了不同体型适用的范围。(3)根据其适用性,将不同的台阶式溢洪道体型方案应用到四座典型淤地坝工程上,并进行模拟计算。最终得出,牛家沟淤地坝和前杜家沟淤地坝在差动式台阶布设体型应...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1跌落水流流态Fig1-1nappeflowregime

图1-1跌落水流流态Fig1-1nappeflowregime流的消能，Rajaratnam等人[17]对其进行研究，台阶的高度，相对能量损失E/1E即为：()()()1ik11111.5ha+111.5()NNiiikEENh....

图1-2滑行水流流态Fig1-2skimmingflowregime

ik1111.5()iikEENha==+阶上的能量损失百分数，kh为临界水深。并且百分比与该台阶的高度和宽度及流量有很大的如下式：=m-nlog()kηha台阶尺寸变化的无量纲参数，其关系如下式：=m0.300.35(ab)n=0.54+....

图1-3过渡水流流态Fig1-3transitionflowregime

tsuI采用物理模型试验推导出相对能量损失计1resresdammaxmaxccc=1=1+1.5+1.5dddEEEHEHc5d；maxresE=E-E；maxE为溢洪道顶部最大能度()23cd=wq....

图1-4技术路线图

有的生态袋护坡结构进行改进，使之更加适合溢洪道的安全稳定。方法与技术路线目采用数值模拟、实验和工程验证的方法对生态袋构建过坝柔性阶梯式行研究。CFD数值模拟实际工程模型搭建和实验数据采集的复杂性，以及试验成本、条件的限SYSFLUENT进行模型流体的模拟计算，选用RNG....

本文编号：3964508