保水堰水力特性及體型優(yōu)化研究.pdf

1、南水北調(diào)中線工程天津干線西起河北省徐水縣西黑山進(jìn)口閘,東至天津市外環(huán)河,全長155.419km,采用全箱涵(無壓接有壓)全自流輸水方案,無壓段采用2孔無壓箱涵輸水,有壓段采用分段低壓輸水方式輸水.天津輸水干線主要控制性建筑物有:進(jìn)口閘、陡坡段消力池、調(diào)節(jié)池、保水堰、分流井等,其中保水堰是新型的銜接性水工建筑物,它用于分段低壓輸水系統(tǒng)中,可自動調(diào)整有壓段水位分布,保證輸水管道中始終處于有壓狀態(tài). 本文基于水工模型和數(shù)值模擬,對保水

2、堰的流態(tài)、局部阻力系數(shù)等水力特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并對其體型進(jìn)行了初步優(yōu)化,填補(bǔ)了保水堰研究的空白.主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面: (1)通過模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬對保水堰的局部損失系數(shù)和流量系數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,得到了局部損失系數(shù)與水深、堰高、溢流堰相對位置、堰前后高程差、保水堰尺度、不同運(yùn)行孔數(shù)等的關(guān)系,保水堰流量系數(shù)與堰上水頭的關(guān)系,完善了分段低壓輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì). (2)通過數(shù)值模擬對保水堰堰后挖深、與下游管道銜接的削

3、角、堰后距離、堰前距離等局部體型進(jìn)行了優(yōu)化,調(diào)整了保水堰過堰水流流態(tài)和流速分布,使其體型更加符合水流運(yùn)行條件,優(yōu)化結(jié)果可供保水堰設(shè)計(jì)工作者參考. (3)保水堰在不同水深情況下存在三種流態(tài),即淹沒堰流、自由堰流和過渡堰流,通過對保水堰流態(tài)特性的研究,詳細(xì)描述了保水堰在不同流態(tài)情況下的過流特性. (4)通過模型試驗(yàn)對南水北調(diào)工程天津段控制性建筑物:進(jìn)口閘、消力池、調(diào)節(jié)池、分流井等進(jìn)行了水力特性研究,得出了相關(guān)的水力參數(shù)和流態(tài)