閘前漂浮物對(duì)過(guò)閘水流結(jié)構(gòu)影響的試驗(yàn)分析與數(shù)值模擬.pdf

1、我國(guó)南方的許多水閘在運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期受到漂浮物的侵?jǐn)_，緊密的覆蓋層與河道邊界共同組成相對(duì)封閉的水流邊界，造成過(guò)流斷面的濕周增加，使得有效過(guò)水段面減小，過(guò)流邊界的改變勢(shì)必會(huì)給閘前水流結(jié)構(gòu)和過(guò)流能力帶來(lái)影響，尤其漂浮聚積層對(duì)過(guò)閘水流的阻力作用，嚴(yán)重威脅到水閘的行洪度汛。
　　本文將在國(guó)內(nèi)外對(duì)于有植被河道水流問(wèn)題研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合水力學(xué)基本理論及水閘出流的理論，通過(guò)物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬來(lái)定量分析閘前有漂浮覆蓋層時(shí)的閘前斷面流速和沿程水位

2、的變化情況，并以此為基礎(chǔ)總結(jié)各工況下水閘過(guò)流能力的變化規(guī)律。本文主要得出以下結(jié)論:
　　物理模型試驗(yàn)中，閘孔出流相同工況下，布置了覆蓋層的閘前水位會(huì)比之前有明顯的降低，層下的流速不再呈半對(duì)數(shù)“J”分布，而是近似呈魚(yú)肚形“）”分布，堰流時(shí)覆蓋層的上游水位較之前有了明顯的上漲，覆蓋長(zhǎng)度越長(zhǎng)對(duì)水流的沿程阻力則越大，上游水雍也越明顯。布置了覆蓋層的閘孔出流綜合流量系數(shù)M1較未布置時(shí)有所增加，流量修正系數(shù)Ks＞1;布置了覆蓋層的堰流綜合流量

3、系數(shù)M2較未布置時(shí)有所減小，流量修正系數(shù)KS'＜1。根據(jù)實(shí)測(cè)的堰流出流數(shù)據(jù)，擬合出單一厚度覆蓋層的流量修正系數(shù)KS'相對(duì)于上下游水位hs/H1和覆蓋層長(zhǎng)度L1之間的關(guān)系。
　　利用數(shù)值計(jì)算軟件詳盡而直觀地分析了覆蓋層對(duì)閘前三維流場(chǎng)的影響情況，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是閘孔出流還堰流情況，上游水流流經(jīng)覆蓋層段時(shí)都會(huì)繞過(guò)表層的覆蓋層，被迫下潛到覆蓋層的下方，覆蓋層區(qū)域幾乎沒(méi)有流體通過(guò)。閘孔出流時(shí)覆蓋層會(huì)提高水閘的過(guò)流能力;堰流時(shí)覆蓋層則會(huì)消弱水流的過(guò)