閘前漂浮物對過閘水流結(jié)構(gòu)影響的試驗分析與數(shù)值模擬.pdf

1、我國南方的許多水閘在運行過程中長期受到漂浮物的侵?jǐn)_，緊密的覆蓋層與河道邊界共同組成相對封閉的水流邊界，造成過流斷面的濕周增加，使得有效過水段面減小，過流邊界的改變勢必會給閘前水流結(jié)構(gòu)和過流能力帶來影響，尤其漂浮聚積層對過閘水流的阻力作用，嚴(yán)重威脅到水閘的行洪度汛。
　　本文將在國內(nèi)外對于有植被河道水流問題研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合水力學(xué)基本理論及水閘出流的理論，通過物理模型試驗和數(shù)值模擬來定量分析閘前有漂浮覆蓋層時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:
　　物理模型試驗中，閘孔出流相同工況下，布置了覆蓋層的閘前水位會比之前有明顯的降低，層下的流速不再呈半對數(shù)“J”分布，而是近似呈魚肚形“）”分布，堰流時覆蓋層的上游水位較之前有了明顯的上漲，覆蓋長度越長對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較未布置時有所減小，流量修正系數(shù)KS'＜1。根據(jù)實測的堰流出流數(shù)據(jù)，擬合出單一厚度覆蓋層的流量修正系數(shù)KS'相對于上下游水位hs/H1和覆蓋層長度L1之間的關(guān)系。
　　利用數(shù)值計算軟件詳盡而直觀地分析了覆蓋層對閘前三維流場的影響情況，發(fā)現(xiàn)無論是閘孔出流還堰流情況，上游水流流經(jīng)覆蓋層段時都會繞過表層的覆蓋層，被迫下潛到覆蓋層的下方，覆蓋層區(qū)域幾乎沒有流體通過。閘孔出流時覆蓋層會提高水閘的過流能力;堰流時覆蓋層則會消弱水流的過