鱼骨坝水流特性数值计算与分析

论文摘要

鱼骨坝是一种结构形式较为复杂的航道整治建筑物。本文根据长江东流水道鱼骨坝工程对鱼骨坝进行概化，结合水槽试验数据，利用平面二维水流数学模型对鱼骨坝周围水流特性以及刺坝布置的最佳间距等问题进行了研究。主要研究结论如下： (1) 工程后，鱼骨坝上游及脊坝坝头周围水位被抬高，坝田两侧水位沿程降低；刺坝坝头及坝顶处水位变化尤为剧烈；受刺坝壅水作用，刺坝迎水面水位明显高于背水面。 顺水流方向，坝体上游水位略有壅高，纵向水面线在各刺坝坝顶处出现骤降，在两坝间变化较为平缓，水面线呈阶梯状分布；距离鱼骨坝坝体越远，纵向水面线受其影响越小。垂直水流方向，靠近刺坝坝头附近的水位略有壅高，出现水面横比降，其幅度向岸边逐渐减小；鱼骨坝下游一段距离后，横向水面线趋于平缓。 非淹没及淹没情况下水位变化规律基本相似，两种情况下水位变幅均随流量的增加而增大。 (2) 水流行近鱼骨坝开始逐渐偏向两侧，之后经刺坝坝头的挑流作用，主流被挤向鱼骨坝坝体两侧，至鱼骨坝坝后一段距离后方渐渐归顺；坝田内水流流速较小，流态紊乱，并出现环流现象。 鱼骨坝束窄了河道过水断面，引起坝体两侧水流流速的增大，坝田内流速则大幅度减小；脊坝及刺坝坝头处流速变化剧烈，形成较大的流速梯度；非淹没及淹没情况下，坝体两侧流速随流量的增加而增大，且同一级流量条件下，非淹没情况中流速略大于淹没情况。 (3) 通过对不同刺坝间距的鱼骨坝方案工程后引起的单位长度水位壅高值以及流速增量的比较，发现当两刺坝间距取前一刺坝的2.1倍长度值左右时，鱼骨坝工程所引起的上游水位与坝体两侧流速变化最小，因而该间距即为刺坝最佳间距。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究现状及存在问题
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 工程概况
• 2.1 依托工程概况
• 2.2 鱼骨坝的概化及模型制造
• 2.3 本章小结
• 第三章 数学模型的建立与验证
• 3.1 二维水动力数学模型基本方程
• 3.2 SMS软件简介
• 3.3 数学模型的建立与边界条件
• 3.4 模型验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 鱼骨坝周围水流特性
• 4.1 工程前水流特性
• 4.2 鱼骨坝对周围水流的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 刺坝最佳间距的研究
• 5.1 方案介绍
• 5.2 方案比较
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要研究结论及创新点
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢