斑状糙率不均匀分布的明渠水力计算与防洪评价

摘要

随着城市河道建设的不断发展，在生态需求与人类活动需求相结合的情况下，城市河道中各种水工建筑物与植物群落不断涌现，虽然这种河道结合了贴近自然与方便人类这两者因素，但是由于其阻水作用相当明显，对河道的水力影响不能忽视，特别是对城市的防洪提出了相当高的要求。对这种阻水物进行系统的防洪评价关乎到人类的生命财产安全。
　　本文选取曼宁阻力系数来表示河道阻水物对水流的阻水效果，通对选取城市河道内的桥墩作为研究对象，研究了阻水物对水流的阻力影响，从理论上将桥墩群落概化为河道的等效阻力系数，以简化有桥墩河道的水力计算为目的，把复杂的桥墩体系用等效的曼宁糙率系数来表示，提出桥墩群落概化后的糙率表达式。由于这种等效的糙率值只存在于桥墩处，而河道其他区域的糙率值还是原河道的值，所以它具有一定的区域范围，本文将这种等效糙率赋值方法命名为“斑状糙率”，并对这种简化方法进行数值模拟与物理模型验证。
　　本文数值模拟以青岛市白沙河流亭段为例，进行河道桥墩的概化分析，采用“斑状糙率”进行河道二维数值模拟，通过与原河道的模拟计算进行对比分析，得出了此种方法的可行性，并将两者的计算时间作对比，得出了这种方法的简便性。
　　本文的物理模型选用纵跨河道的桥墩群落作为试验对象，将试验所得的水力参数进行糙率值的反推，并将这些试验所得的糙率值与本文理论分析所得的等效糙率值进行比较，得出了两者的结果非常接近，表明了等效糙率方法的可行性，进一步证明了此种糙率赋值方法的适用性。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 阻力系数的研究现状

1.3 本文研究的内容与路线

2 多排桥墩下河道等效糙率与河道各要素之间的关系

2.1 单桥墩的阻力研究

2.2 桥墩群存在时的阻力研究

2.3 本章小结

3 等效糙率的数值模拟

3.1水动力模型

3.2数值求解方法

3.3水动力模型对等效糙率值的验证

3.4本章小结

4 斑状糙率的物理模型试验

4.1原型简介

4.2模型设计

4.2模型比尺

4.3 模型制作与准备

4.4模型试验结果与理论分析对比

4.5 本章小结

5 斑状糙率在工程中的应用

5.1 工程概况

5.2 模型概化

5.3 结果分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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