雙丁壩水流特性的水槽試驗和數(shù)值模擬研究.pdf

1、丁壩是河道整治工程、海岸防護工程和防洪工程中常見的水工建筑物，研究丁壩附近的水流特性不僅具有重要的水力學研究價值，而且對丁壩尺寸的確定、壩頭結構的優(yōu)化和丁壩間距的布置等都有實際的指導意義。
　　本文首先對近年來丁壩附近水流結構的研究現(xiàn)狀進行了簡要的回顧和評述，在結合前人研究成果的基礎上，利用物理模型試驗和數(shù)值模擬計算的方法，從理論上對雙丁壩附近水流特性進行了更深入的研究。
　　物理模型試驗部分，在水槽中采用不同流量、不同水位

2、條件下進行了雙丁壩附近水流特性的試驗，重點研究了雙丁壩附近的流場分布和沿程水面線的變化規(guī)律以及不同流量、不同水位對雙丁壩附近水流特性的影響，試驗結果表明：
　　（1）雙丁壩對丁壩附近水流結構起到了很好地調整作用，水流的流向在丁壩的壩頭前發(fā)生明顯偏轉，在丁壩附近形成了大小不同的漩渦，并在丁壩壩田區(qū)域形成了回流區(qū)。
　　（2）在第一座丁壩的上游出現(xiàn)了明顯的壅水現(xiàn)象，丁壩上游水位抬高，流速減??；水流繞過壩后出現(xiàn)跌水現(xiàn)象，至第二座丁

3、壩附近，水位一直降低；在遠離第二座丁壩下游一段距離之后，水位緩緩回升。
　?。?）第一座丁壩的高流速區(qū)分布在壩頭，第二座丁壩的高流速區(qū)偏向主槽中間分布，二者的共同作用使水流流速發(fā)生重分布。
　　（4）當水位一定時，隨著流量的增大，第一座丁壩壩頭區(qū)域的高流速區(qū)逐漸向丁壩上游移動，但在第二座丁壩附近的水流流態(tài)逐漸發(fā)生紊亂。
　?。?）當流量一定時，隨著水位的增高，第一座丁壩壩頭區(qū)域的高流速區(qū)逐漸向丁壩下游移動，但在第二座丁

4、壩附近的水流流態(tài)反而更加平穩(wěn)。
　　數(shù)值模擬計算部分，利用MIKE3對雙丁壩附近的流場分布和水位變化進行了數(shù)值模擬，并用物理試驗結果對模擬結果進行了驗證，驗證結果擬合較好，證明了所建立的MIKE3數(shù)值模型用于分析雙丁壩附近的水流特性是可行的。在此基礎上，用數(shù)值模型分別模擬了不同工況下雙丁壩附近的三維水流特性，模擬結果表明：
　?。?）在x方向上，在靠近主槽中間都會形成大范圍的高流速區(qū)，高流速區(qū)范圍在垂向上表現(xiàn)為近底層最小、中