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《天津大学》 2012年
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坝堤溃决诱发的水流泥沙运动过程研究

刘洁玉  
【摘要】:在自然界中,天然河流多数呈蜿蜒的平面形态,河道中的水流运动极为复杂多变。河道弯曲处的水流侵蚀能力和泥沙输移能力都较顺直河道增强,强动力过程尤其是在坝堤溃决过程中,水流流速极快,水面变化强烈,水流强大的挟沙能力会引起河床的骤冲、骤淤以及河岸的强烈侵蚀,对河流周边地带更是具有巨大的破坏力,同时天然河流的弯曲形态对溃坝波传播过程中的水流泥沙运动造成了不可忽视的影响。然而,现有的绝大多数模型未对坝堤溃决过程中下游河道的冲淤以及溃坝水流输沙能力进行全面的、深入的研究模拟,这与坝堤溃决对下游河岸冲蚀、河道泥沙输移方面所造成的实际灾害情况还有很大差距。因此,研究弯曲河道中溃坝洪水波作用下的水流泥沙运动以及输移规律,对坝堤溃决过程引起的水沙动床模拟研究有重要的推动意义,对水利工程的一系列安全问题有着十分深刻的指导意义。 本文主要的研究内容有以下方面: (1)结合溃坝波的传播过程特性,通过坐标变换、方程简化、沿水深积分以及控制方程的离散推导出了曲线坐标系下的悬移质泥沙运动方程、推移质泥沙运动方程以及河床变形方程。 (2)运用波浪与恒定水流作用下的泥沙输移运动方程,分别建立弯道溃坝水流泥沙定床与不同条件下的动床数学模型,比较分析了波浪与恒定水流作用下的悬移质泥沙运动形态,建立了较符合实际情况的弯道溃坝水流泥沙输移动床模型。 (3)对弯曲河道中溃坝波的传播速度、水面形态以及泥沙冲淤引起的河床变形进行数值模拟,分析天然河流不同弯曲度对溃坝波传播过程中的水流泥沙运动的影响。 (4)建立较为合理的弯曲河道二维溃坝水流泥沙输移动床模型。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TV142

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【参考文献】
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