无坎宽顶堰水噪声产生机理与降噪措施的物理模型实验研究

摘要

近年来，不少城市为改善城市景观及优化人居环境，在人口相对密集区域修建了城市水利景观设施。城市水流景观设施给人们带来视觉享受的同时也产生了较大的水噪声，严重危害了水利景观设施周边居民的身心健康，景观设施周边工人长期在噪声超标环境下工作，极易引起安全事故。　　为降低城市景观水利设施给人们带来的危害，本文以物理模型实验为手段，以米易县城北闸坝工程为背景，研究了无坎宽顶堰在不同上游流量、不同下游水深、不同堰高的条件下，水噪声的产生机理。并对下泄水流产生的水噪声及堰趾产生的水压力进行测量，分析了水噪声和水压力产生规律与二者之间的关系。结果表明噪声值与压力值均会随上游流量和堰高增加而增加，随下游水深增加而减少。通过对实验数据进行分析，验证了水噪声是由两部分组成：一部分为下泄水流对堰趾冲击作用产生的水噪声；另一部分为水流自身湍流产生的水噪声。　　降低水噪声就是减小下泄水流对堰趾的冲击作用及水流自身的湍流作用，为进一步研究水噪声的治理措施，找到无坎宽顶堰水噪声的降噪措施，本文设计了四种不同形式的缓坡，分别为上凸型缓坡、直线型缓坡、下凹型缓坡及阶梯型缓坡。以期通过在无坎宽顶堰下游修建缓坡来降低水流的下泄高度，以减小下泄水流对堰趾的冲击及减弱水流自身的湍流，达到降低水噪声的作用。实验得出在不同条件下直线型缓坡、上凸型缓坡、下凹型缓坡及阶梯型缓坡的平均降噪能力分别为18.14%、17.11%、16.75%、0.65%。　　由于国内外对城市水利景观设施水噪声的研究还处于起步阶段，且大都没有具体工程措施作为参照，本文在了解了水噪声的产生规律，又研究了水噪声的治理措施。其研究结果将为城市景观大坝的降噪设计提供理论支撑和技术措施，对城市水利景观设施的健康发展具有重大意义。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文创新点

1.4 本文研究内容及方法

第二章 噪声理论、实验环境和仪器

2.1 噪声基本理论

2.1.1 噪声的物理量度

2.1.2 噪声的测量方法

2.2 噪声的危害

2.3 实验环境介绍

2.4 实验仪器介绍

第三章 水噪声产生因素分析

3.1 实验介绍

3.1.1 模型及测点布置

3.1.2 实验要素

3.1.2 数据采集

3.2 实验数据分析

3.2.1 水噪声变化规律分析

3.2.2 水压力变化规律

3.2.3 下游水深对水噪声及水压力的影响

3.3 本章小结

第四章 无坎宽顶堰水噪声治理措施

4.1 降噪措施

4.1.1 从噪声源头降低水噪声

4.1.2 从噪声的传播途径降低噪声

4.1.3 在人耳处减弱噪声

4.2 降噪方案选择

4.3 缓坡降噪措施研究

4.3.1 模型布置

4.3.2 实验要素

4.3.3 测点布置

4.3.4 实验数据分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加的科研项目