水库深水排沙设施的水动力和排沙特性的研究

论文摘要

小浪底水利枢纽是黄河水沙调控体系的骨干工程,处在控制进入黄河下游水沙的关键部位,在黄河的治理开发中具有不可替代的战略地位。如何通过合理的泥沙处理措施和排沙清淤方式减少水库泥沙淤积,减缓库容淤损率,成了小浪底水库目前用水与排沙要求相矛盾的情况下迫切需要解决的问题。本文在小浪底已建排沙洞的基础上,提出一种新型的加沙结构—前伸式排沙廊道的水工布置方式和一种新型的排沙清淤模式—机械加沙和小浪底排沙洞一体化的排沙模式,以更好地解决小浪底深水清淤的问题。主要的研究内容如下:(1)在小浪底已建排沙洞的基础上,提出一种新型的加沙结构—前伸式排沙廊道的水工布置方式和一种新型的排沙清淤模式—机械加沙和小浪底排沙洞一体化的排沙模式,并分别对其进行研究和探讨。(2)建立了前伸式排沙廊道的三维数学模型,计算了不同的排沙洞孔口闸门开启情况下的排沙廊道和排沙洞内的压强和流速分布情况,得到了压强的分布规律和变化趋势,并与模型试验进行了比较,结果表明,所建立的数学模型具有较高的计算精度。(3)通过模型试验,研究前伸式排沙廊道不同的闸门开启工况下的压强分布情况,并对试验的结果进行初步分析和无量纲分析,得出了压强的分布规律和变化趋势,并得到了部分测点的压强与水位,流量的无量纲关系图。(4)对机械加沙和小浪底排沙洞一体化的排沙模式进行模型试验,研究不同的水力条件、不同管径的输沙管道的排沙效率和排沙量,并对试验结果进行分析,得到了管道排出的浑水含沙量与水位,管道直径,管道长度的无量纲关系图,为一体化排沙模式管道的选择提供参考的依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外水库排沙清淤方式研究现状
• 1.2.1 水力排沙
• 1.2.2 机械清淤
• 1.3 新型的排沙清淤方式和建筑物布置形式
• 1.4 本文提出的新构想
• 1.5 本文所做的工作
• 第二章 紊流数值模拟的基础理论
• 2.1 紊流理论
• 2.1.1 紊流基本方程
• 2.1.2 紊流模型
• 2.1.3 直接数值模拟（DNS）
• 2.1.4 大涡模拟（LES）
• 2.2 数值离散方法
• 2.3 网格及网格生成技术
• 2.4 边界条件
• 2.5 自由水面处理技术
• 2.6 本章小结
• 第三章 水工布置方式水动力特性的数值模拟
• 3.1 工程概况
• 3.2 小浪底淤积现状及排沙
• 3.3 模型的建立
• 3.3.1 模型的建立
• 3.3.2 计算网格的划分和生成
• 3.3.3 边界条件与初始条件
• 3.3.4 数值离散方法
• 3.4 数值计算结果及分析
• 3.4.1 计算压强分布情况和模型试验的对比
• 3.4.2 廊道和排沙洞内的流速分布
• 3.5 本章小结
• 第四章 水工布置方式模型试验的研究
• 4.1 模型试验
• 4.1.1 模型比尺
• 4.1.2 模型与仪器
• 4.2 试验方案的制定
• 4.3 排沙廊道及排沙洞的压强分布情况及分析
• 4.3.1 试验结果的初步分析
• 4.3.2 试验结果的无量纲分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 一体化管道排沙特性试验的研究
• 5.1 机械加沙和小浪底排沙洞一体化的排沙模式
• 5.2 管道水力输送技术的研究现状
• 5.3 一体化管道排沙效率的试验
• 5.4 试验分析基本原理
• 5.5 试验结果及分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢