上引航道隔流堤对水流及枢纽泄流能力的影响研究

论文摘要

水利枢纽中相当一部分属于低水头径流式闸坝枢纽。低水头径流式枢纽工程是一项涉及面较广、影响因素很多的复杂的系统工程,涉及到工程区域河流规划、经济指标、河道地形、交通等方面。而枢纽泄流能力的影响因素也是众多的,船闸的引航道特别是多线船闸的引航道一般都较宽,对河道束窄较多,因此,在船闸隔流堤侧面会产生类似丁坝束窄河道产生的回流区(缓流区),当回流区或缓流区范围较大时,会严重影响枢纽临近船闸的泄水闸闸孔的水流行进流速及泄流能力。本文采用平面二维数值模拟技术,基于SMS模型采用正交曲线网格建立复杂边界下概化水槽内的二维数学模型。对船闸引航道相对河宽这一主要因素的影响下,船闸隔流堤侧面回流区(缓流区)宽度及长度等特性的改变规律进行了研究,并利用船闸隔流堤外侧回流区的形成机理与连续丁坝坝后回流区的形成机理相似的特点,拟合了引航道相对河宽改变下,该回流区(缓流区)长度及最大宽度的计算公式,并在此基础上分析论证隔流堤布置对泄水闸泄流能力的影响;结合长沙综合枢纽物理模型试验,对枢纽各布置方案引航道隔流堤侧面水流条件进行试验研究,提出了采用改变隔流堤长度、隔流堤布置型式和优化引航道布置等方案来改善船闸引航道隔流堤侧面回流区(缓流区)水流条件,为工程确定隔流堤的长度及型式提供了参考依据,从而提高了枢纽泄水闸的泄流能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 回流区水流条件的研究
• 1.2.2 枢纽泄洪能力的研究
• 1.2.3 引航道隔流堤结构型式的研究
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 船闸隔流堤对水流影响的数值模拟研究
• 2.1 SMS 模型简介
• 2.2 控制方程及其计算方法
• 2.2.1 基本控制方程
• 2.2.2 基本方程的数值离散
• 2.2.3 平面二维水流计算有关问题的处理
• 2.3 数学模型的建立
• 2.3.1 概化水槽模型的建立
• 2.3.2 船闸隔流堤侧面水流条件的数学模型研究
• 2.3.3 回流区（缓流区）对泄水闸泄流能力的影响研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 长沙综合枢纽隔流堤侧面水流条件试验研究
• 3.1 概述
• 3.2 工程简介
• 3.2.1 工程背景
• 3.2.2 长沙综合枢纽概况
• 3.3 物理模型试验基本理论
• 3.3.1 基本理论
• 3.3.2 相似准则
• 3.4 物理模型制作
• 3.4.1 枢纽选址
• 3.4.2 模型设计与制作
• 3.4.3 模型验证
• 3.5 船闸引航道隔流堤水流条件及对泄洪能力的影响研究
• 3.5.1 香炉洲坝址
• 3.5.2 蔡家洲坝址
• 3.6 本章小结
• 第四章 隔流堤侧面水流条件及船闸泄流能力改善措施研究
• 4.1 概述
• 4.2 上游设置梳齿状导航墙
• 4.2.1 方案简介
• 4.2.2 修改方案的泄流能力研究
• 4.3 改变上游导航墙布置角度
• 4.3.1 方案简介
• 4.3.2 修改方案的泄流能力研究
• 4.4 将导航墙前端部分改为导流墩
• 4.4.1 方案简介
• 4.4.2 修改方案的泄流能力研究
• 4.5 缩短上游导航墙长度
• 4.5.1 方案简介
• 4.5.2 修改方案的泄流能力研究
• 4.6 修改方案综合对比分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表论文目录
• 附录B 攻读学位期间从事科研项目目录
• 详细摘要