深水明渠特殊施工围堰绕流水力特性研究

摘要

大型调水工程通常采用深水明渠输送,受供水保证率制约,渠道边坡衬砌板的修复通常只能在不停水条件下进行。内静外动钢围堰目前采用的是一种新的深水渠道水下施工技术。为评估施工对渠道输水的影响,对钢围堰绕流水力特性开展研究十分必要。通过采用三维水动力数值模拟与概化物理模型验证相结合的方法,对比分析了钢围堰渠段的水深场和流速分布的空间变化。研究表明钢围堰绕流影响了上下游渠道的流态,形成约0.11 m的局部水头损失;上游壅水长度约40 m,平均壅高约0.15 m;缩窄段局部水面跌落,流速增大为上游来流的1.58倍;下游扩散段有回流区,造成湍动能集中耗散,同时卷吸作用则对截留施工漂浮物有利。虽然钢围堰渠段的水流结构历经收缩与扩散的调整,但过流总体比较适顺,对渠道过流能力影响较小;研究成果可以为深水明渠护坡的不停水维修施工提供技术支撑。