宽戗堤截流龙口水力特性研究
杨磊;郑静;方勇生;詹青文
【摘 要】通过模型试验对宽戗堤截流龙口范围内的水流特性进行系统研究.试验结果表明:当宽戗堤宽度与总水头的比值B/H0在3.1～5.7之间时,随着戗堤宽度的增加,戗堤表现出宽度效应,龙口内水面形态由单降型流态变为双降型流态,龙口中下部流速降低明显,龙口前壅水高度逐渐增大;当B/H0＞5.7时,戗堤的宽度效应减弱;当B/H0＜3.1时,龙口区域没有宽度效应.运用多元回归分析,初步研究了各因素对宽度效应的影响.%The characteristics of water flows through the closure gap of wide dikes were studied bad on model tests.The model tests show that when the ratio of the dike width to the total head is 3.1 ～ 5.7, with the increa of the closure width, the wide dike exhibits width effects, and the water surface shape in the closure gap has changed from single-drop flows to double-drop ones.The flow velocity in the middle and lower part of the closure gap obviously decreas, and the water level in front of the closure gap increas.When the ratio of the dike width to the total head is larger than 5.7, the width effects of the wide dike decreas, and when it is smaller than 3.1, there
和女朋友第一次is no width effects in the closure gap.By means of the multiple regression analysis, the influences of various factors on the width effects were preliminarily studied.
【期刊名称】《水利水电科技进展》
【年(卷),期】2011(031)003
【总页数】4页(P61-64)
【关键词】宽戗堤;截流;龙口;水力特性;模型试验
【作 者】杨磊;郑静;方勇生;詹青文
【作者单位】武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,湖北武汉,430072;武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,湖北武汉,430072;湖北省咸宁市水利局,湖北咸宁,437100;江西省水利规划设计院,江西南昌,330029
【正文语种】中 文
【中图分类】TV551.2
在水利水电工程建设中,河道截流占有十分重要的位置,截流的成败直接关系到工程建设的进度和造价,因此截流常被作为工程建设中的关键工序和里程碑。20世纪30年代至60年代,前苏联学者C.B.伊兹巴斯和K.L.卢宾斯坦对大江大河平堵截流的理论和计算方法进行了充分的研究,打下了施工导流、截流、围堰工程理论研究的基础。20世纪60年代以来,立堵截流逐步代替了平堵截流,并且由单戗堤立堵截流发展到双戗堤截流、多戗堤截流以及宽戗堤截流。1992年,肖焕雄[1]编著了《施工水力学》,对水利水电工程施工中的主要水力学问题进行了全面系统的研究。在随后几年内,结合长江三峡工程3次截流的实施,郑守仁[2]、王光谦等[3]、周厚贵等[4]、戴会超等[5]、夏仲平[6]、杨文俊等[7]、金忠青等[8]、钟登华等[9]、刘发全[10]对截流过程中的关键技术、深水截流过程中的戗堤坍塌、施工过程的可视化仿真以及双戗堤截流等问题进行了深入的理论和试验研究。
现阶段对宽戗堤龙口水流特性以及截流机理的研究并不是特别充分,以往报道的国外研究主要有1956年美国Dalles工程76 m宽戗堤截流以及1958年Oahe工程182～273 m宽戗堤截流。根据截流试验研究成果,戗堤加宽后,龙口水流沿程损失增加,龙口前壅水高度和分流量增大,从而减小了龙口流量,降低了龙口流速。另外,戗堤加宽后,不仅从水力条件上改善了截流条件,而且从施工实施上提高了截流抛投强度,有利于控制和减少抛投截流材料的流失。肖生姜种植时间和方法
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焕雄等[11]进行了多组宽戗堤截流模型试验,提出宽戗堤截流中龙口水面线流态变化与戗堤宽度和总水头之比有关,给出了龙口上下游落差的推导方法,并认为宽戗堤龙口流量系数是河床束窄度和宽高比的函数。任春秀等[12]针对不同地形、地质以及分流条件下的宽戗堤截流进行了模型试验研究,比较了宽戗堤截流与单戗堤和双戗堤截流的难易程度,初步研究了宽戗堤截流进占抛投方式以及降低截流难度的措施。王继保等[13]采用平面二维浅水方程对宽浅河谷单戗立堵截流进行数学模型试验,通过对截流时的分流流量变化以及戗堤进占过程中戗堤中轴线流速和上下游水位落差变化,探讨了立堵截流中戗堤的宽度效应。大学英语学习计划
根据现阶段对宽戗堤截流的认识,以及对宽戗堤截流龙口的水力指标、水流形态等方面的初步研究和分析,得出宽戗堤能降低截流难度的结论。宽戗堤截流的适用条件、截流过程中水流运动的变化规律、戗堤顶宽的选择以及宽度效应分析等关系到截流工程能否顺利实施的科学问题都是值得研究的课题。为更加深入地探讨宽戗堤截流的机理,笔者拟通过模型试验,进一步研究宽戗堤截流过程中龙口水流运动的变化规律,为截流方案的设计和实施提出新思路和理论依据。
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1.1 模型规划脉冲喷气发动机
由于工程水流边界条件复杂多变,水流三维特性强烈,结构复杂,给宽戗堤截流相似模拟增加了难度。根据科学研究的一般规律,先研究最基本的情况:一定的综合糙率、平底坡河床、矩形断面水槽,从不同宽戗堤宽度的定床试验成果中得出宽戗堤截流的一般规律。
1.2 模型尺寸
根据试验研究的目的、内容和要求,以及模型试验的相似理论,试验按重力相似准则设计成定床、整体、正态模型,即采用Fr相似条件。综合考虑场地的限制条件、模型制作的方便以及试验工作的便利等因素,经计算分析比较,模型选用的长度比尺为1∶80,由此得到模型流量比尺为1∶52743.34,流速比尺为1∶8.94,糙率比尺为1∶2.07。最终试验场地为长6.0m、宽1.0m的混凝土矩形水槽,水槽高0.3m,槽底坡度i=0,水槽综合糙率为0.011～0.016。模型中拟定戗堤上游面坡度为1∶2.0,下游面坡度为1∶1.25,龙口进占前沿边坡坡度为 1∶1.5,上、下游面和龙口进占前沿边坡之间以母线为1/4椭圆的扭面相连,左右岸戗堤对称布置。由于模型中槽底坡度为零,故河道下游水位未加控制。模型布置示意图见图1。
图1 戗堤布置示意图(单位:m)
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1.3 模型试验方案
制定模型试验方案时主要考虑以下机理指标:宽戗堤的宽度、河道来流量、龙口底宽等要素。根据试验任务的要求,设计了4种工况。各工况对应戗堤宽度分别为25m,50m,65m,80m;龙口底宽均为20m;河道来流量分别为 1500m3/s,2500m3/s,3500m3/s,4236 m3/s(当戗堤宽度为25m时,增加1个河道来流量数据:1000m3/s)。
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