壩下長河段河道縱橫剖面分形與通航水力要素響應(yīng)研究.pdf

1、河流上游修建水利樞紐工程，在獲取發(fā)電效益的同時，樞紐下泄的非恒定流不但對下游城市防洪和河道的河床演變產(chǎn)生很大影響，同時也影響著航道的通航。研究樞紐下泄非恒定流的傳播規(guī)律及運動特性對航運和城市防洪等工程問題的解決具有重要的實際意義。但由于非恒定流過程中影響因素眾多，故提出采用分形維數(shù)以替代多種影響因素綜合考慮，從分形標(biāo)度來研究河道的非恒定流運動特性。而河道的形態(tài)及其分形特征均受到研究尺度的影響，不同的研究尺度對河道的形態(tài)和分形特征的描述不

2、盡相同。因此從河相關(guān)系理論角度，構(gòu)建非恒定-分形數(shù)學(xué)模型，探求河道縱、橫剖面的分形機制。通常認為，分形維數(shù)是描述分形結(jié)構(gòu)的自相似程度的定量參數(shù)。
　　本文針對樞紐日調(diào)節(jié)下泄非恒定流，采用理論分析結(jié)合數(shù)值模擬等方法，取得以下成果:
　　(1)對長江干流水富～朱沱段建立一維非恒定-分形數(shù)學(xué)模型，以岷江、沱江匯流口將研究河段分作三段，分別計算其河道縱剖面分維數(shù)。通過計算分析得，縱剖面分維數(shù)呈二階分維特性，且整體分維數(shù)小于分段分維數(shù)

3、;左岸分維數(shù)大于右岸分維數(shù);縱剖面分維數(shù)隨流量的增大不斷減小;各分段河道縱比降隨縱剖面分形維數(shù)的變化呈類似簡諧波形狀。
　　(2)以研究河段內(nèi)局部礙航灘段為研究對象，建立二維非恒定-分形數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計滿足最低維護水深的航道寬度，計算得河道橫剖面河流寬度分維數(shù)，呈一階分維特性。河流寬度分維數(shù)和水深的關(guān)系與所在河段、所在斷面的地形有很大關(guān)系，一般淺灘呈現(xiàn)分維數(shù)隨水深增大的趨勢。橫剖面分維數(shù)整體上呈逐漸減小的趨勢，即隨著流速的增大橫剖面分