海漫柔性加糙设计方法的研究与防冲效果的验证

论文摘要

平原灌区水闸闸下冲刷破坏严重且普遍存在。冲刷破坏位置绝大多数发生在消力池下游海漫及防冲槽处。冲刷破坏原因很多,当消力池设计合理,闸下出流消能充分的情况下,海漫末端仍会产生冲坑,其产生的原因除还有剩余的应消未消的动能外,主要是由于断面流速未恢复常态,近底流速偏大所致。经研究观测发现,海漫未充分发挥进一步消除余能,调整断面流速分布以降低海漫近底流速是其一大原因。本文在对海漫加糙已有研究的基础上,针对八排糙体等间距梅花状均匀布置展开研究,在已有的条件下进行恒定流动床模型试验。试验根据已有的研究成果及试验过程中出现的现象,设计了四种方案,进行了两个流量的模型试验。 在对各方案进行大流量试验时,发现各方案均较未加糙减小冲刷 60%-70%,比较各方案选出方案 4 为优选方案,海漫缩短约 37.5%的工程量。随下游水位的降低,所需消力池深增加,未加糙情况出现远驱式水跃,而加糙后出现淹没式水跃,水位壅高值稍大于所需增加的消力池深值;且加糙后对池长影响不大。所以池深、池长建议按照原未加糙设计方法设计,均偏于安全。海漫长度设计建议无尾坎消力池按 Lp=9.5D（D 为轮胎直径）计算,有尾坎消力池按 Lp=9.5D+0.5m 计算。 为模拟非恒定流试验,对方案 1 和方案 4 进行了小流量试验,结果发现出现了预料的下游低水位缩水攻沙的冲刷现象。有利的是随下游水的降低,冲刷并没有再加剧。由于试验条件及时间所限,试验均以恒定流近似模拟非恒定流,所得结论还有待实际工程试验验证。

论文目录

• 1 引言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 应用价值及前景
• 1.3 国内外研究现状及进展
• 1.4 论文的研究内容和目的
• 2 试验设备与研究方案设计
• 2.1 试验设备
• 2.1.1 供水系统
• 2.1.2 量测设备
• 2.2 模型与方案设计
• 2.2.1 糙体的确定
• 2.2.2 比尺的确定
• 2.2.3 下游水深的设定
• 2.2.4 模型设计与制作
• 2.2.5 模型试验段布置
• 2.3 加糙方案设计与糙体布置
• 3 试验结果及分析
• 3.1 大流量试验结果及分析
• 3.1.1 闸下冲刷及试验分析
• 3.1.2 海漫水面线及消力池深
• 3.1.3 消力池长度
• 3.1.4 近底流速分布
• 3.1.5 断面流速分布
• 3.1.6 海漫缩短程度
• 3.1.7 大流量试验成果总结
• 3.2 小流量试验结果及分析
• 3.2.1 闸下冲刷及试验分析
• 3.2.2 海漫水面线及消力池深
• 3.2.3 海漫近底流速分布
• 3.2.4 断面流速分布
• 3.2.5 小流量试验成果总结
• 4 结论及建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 模型试验方案设计与消能计算书
• 作者简介