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《昆明理工大学》 2009年
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水库运行方式对库岸崩塌和建筑物破坏的影响研究

邓懿  
【摘要】:水库泥沙冲淤是引起库岸崩塌和建筑物破坏的一个重要因素,其受水库调度的影响不容忽视。本文研究了不同水库调度方式所引起的泥沙冲淤形态对库岸崩塌和建筑物破坏的影响。 针对水库水流和泥沙淤积特点,将水库物理模型进行概化处理,修建长1.2m,宽0.4m,高0.15m的玻璃水槽模型。通过实验观测不同水库调度方式下水库泥沙冲淤形态变化,初步研究在不同入库流量和不同水库运行方式的条件下,水库泥沙淤积形态的变化规律以及河床冲淤对库岸崩塌和建筑物冲刷破坏的影响。 将在三维计算中优势突出的有限体积法,雷诺时均紊流中的双方程k-ε模型,对泥沙颗粒进行模拟的Eulerian两相流模式这三种模型进行结合,针对水库概化模型进行三维水沙数值模拟。计算内容包括对库区内水流的模拟,以及推移质挟沙水流运动模拟,得出概化水库模型在不同条件下的泥沙淤积形态。经比较,计算结果与实测结果基本吻合。 通过物理模型试验结果和数值模拟,得出以下结论:(1)在相同的来沙条件下,水库泥沙冲刷程度随入库水量的增大而增大。在本文试验条件下,当入库流量大于0.0704 m3/s时,容易形成闸前淤积,形成库尾的中间冲刷两边淤积的平面淤积形态,这种形态使主流集中在水库中央而泥沙淤向两边,在水库中央形成深槽,对保护库岸稳定和避免建筑物冲刷破坏具有积极意义;当入库流量小于0.0704 m3/s时,容易形成库尾淤积,且平面形态上易出现江心洲淤积,即中间淤积两边冲刷,这种形态使主流偏离水库中央被导向两岸,对库岸边坡稳定极为不利,容易造成库岸崩塌破坏。(2)在相同的来水来沙条件下,不同的闸门开启方式直接影响水库泥沙冲淤位置以及水流流场分布。开启边孔闸门运行水库,容易使库区泥沙淤积体导向一边,并使主流导向一岸或两岸,这种淤积形态对库岸稳定不利,极易形成库岸的冲刷坍塌破坏。(3)无论何种来水来沙条件,在本论文的试验条件下,库区内距进水口0到0.1m区域易形成中间冲刷状态,泥沙淤向两岸,此区域库岸稳定、建筑物不易被破坏;库区内距进水口0.2到0.3m区域易形成中间淤积两边冲刷状态,此区域库岸冲刷严重,容易造成库岸崩塌破坏;库区内距进水口0.4到0.6m区域易形成中间冲刷状态,泥沙淤向两岸,冲淤趋势与距进水口0到0.1m区域相似。(4)根据库区泥沙淤积状况及河槽变化规律,及时进行泥沙冲排优化调度,合理开启泄洪闸门冲排泥沙,对减少泥沙淤积、保护库岸稳定和避免建筑物冲刷破坏有积极意义。 对阿海电站枢纽整体水工模型同频率洪水不同调度方式下,枢纽泄洪效果、电站厂区安全以及下游河道冲淤状况作了简要分析;对水库泥沙淤积发展到坝前的情况进行了拉沙试验分析,对合理设置排沙洞、防止闸门淤堵事故的发生以及库区泥沙的冲排有重要作用,从而给水库的优化调度提供更多的参考依据。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TV697

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