高含沙急变水流的荷载特性试验研究

摘要

我国多高含沙河流，水流含沙量上升后，由于存在大量以粘性泥沙颗粒为骨架的絮网结构，其物理特性、运动特性以及输沙特性等均不再符合牛顿流体运动学规律，而逐渐转变为高含沙水流。关于高含沙水流荷载特性的室内模型试验前人已做过许多，但大部分为高含沙渐变水流试验，因此本文进行的高含沙急变水流试验具有十分重要的工程意义。
　　本文以高含沙急变水流为研究对象，通过调整水流含沙量以及上游来流条件，观察流态并分析时均压强、脉动压强等荷载特性。主要研究成果及结论如下：
　　（1）研究了孔板高含沙急变水流时均压强的沿程分布规律。试验结果表明：其分布规律与清水相同，在孔板前和远离孔板处较为平稳，在孔板处取得时均压强负压最大值；试验范围内幅值大小随含沙量的增加而增加，最大增幅可达170.10％。
　　（2）研究了孔板高含沙急变水流脉动压强的沿程分布规律。试验结果表明：其分布规律与清水相同，在孔板前和远离孔板处较为平稳，在孔板后0.5D处取得脉动压强最大值；幅值大小受上游来流条件和含沙量的双重影响，在上游来流条件较强时，试验范围内脉动压强随含沙量的增加而持续增加，最大增幅可达28.35%，在上游来流条件较弱时，脉动压强随含沙量的增加而先增加后减小。
　　（3）研究了高含沙挑跌流的流态特性。试验结果表明：含沙量的变化对水舌空中流态及水垫塘流态均有较大影响，水舌外缘随含沙量的增加而逐渐趋于光滑，水舌整体摆动幅度也逐渐减小，水垫塘内形成的漩涡的数量和尺度均减小。
　　（4）研究了高含沙挑跌流时均压强的沿程分布规律。试验结果表明：其分布规律与清水相同，在远离水舌冲击区较为平稳，在水舌冲击区取得最大值；试验范围内幅值大小随含沙量的增加而增加，表孔最大增幅可达74.14%，中孔最大增幅可达44.27%。
　　（5）研究了高含沙挑跌流脉动压强的沿程分布规律。试验结果表明：其分布规律与清水相同，在远离水舌冲击区较为平稳，在水舌冲击区取得最大值；其幅值大小受上游来流条件和含沙量的双重影响，在上游来流条件较强时，试验范围内脉动压强随含沙量的增加而增加，在上游来流条件较弱时，脉动压强随含沙量的增加而先增加后减小。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 清水荷载特性研究现状

1.3 高含沙水流荷载特性研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 荷载特性的理论及研究方法

2.1 孔板过流理论

2.2 射流冲击理论

2.3 脉动压强研究方法

2.4 本章小结

第3章 孔板高含沙急变水流的荷载特性试验研究

3.1 模型试验概况

3.2 时均压强

3.3 脉动压强

3.4 本章小结

第4章 高含沙挑跌流的荷载特性试验研究

4.1 模型试验概况

4.2 流态

4.3 时均压强

4.4 脉动压强

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明发表的论文：

致谢