雙丁壩水流特性的水槽試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究.pdf

1、丁壩是河道整治工程、海岸防護(hù)工程和防洪工程中常見(jiàn)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(xué)研究?jī)r(jià)值，而且對(duì)丁壩尺寸的確定、壩頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和丁壩間距的布置等都有實(shí)際的指導(dǎo)意義。
　　本文首先對(duì)近年來(lái)丁壩附近水流結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的回顧和評(píng)述，在結(jié)合前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算的方法，從理論上對(duì)雙丁壩附近水流特性進(jìn)行了更深入的研究。
　　物理模型試驗(yàn)部分，在水槽中采用不同流量、不同水位

2、條件下進(jìn)行了雙丁壩附近水流特性的試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了雙丁壩附近的流場(chǎng)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(duì)雙丁壩附近水流特性的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：
　?。?）雙丁壩對(duì)丁壩附近水流結(jié)構(gòu)起到了很好地調(diào)整作用，水流的流向在丁壩的壩頭前發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，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)。
　?。?）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，流速減小；水流繞過(guò)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(yuǎn)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。
　?。?）當(dāng)水位一定時(shí)，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(dòng)，但在第二座丁壩附近的水流流態(tài)逐漸發(fā)生紊亂。
　?。?）當(dāng)流量一定時(shí)，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(dòng)，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(jì)算部分，利用MIKE3對(duì)雙丁壩附近的流場(chǎng)分布和水位變化進(jìn)行了數(shù)值模擬，并用物理試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)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(chǔ)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(jié)果表明：
　?。?）在x方向上，在靠近主槽中間都會(huì)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