泥沙促淤新型裝置--浮簾促淤機(jī)理及其與水沙運(yùn)動之間的相互響應(yīng).pdf

1、灘涂圍墾、河流和海岸工程防護(hù)、濕地保護(hù)能讓人類獲得寶貴的土地資源和宜人生活環(huán)境。但海岸線后退、河流和海岸建筑物掏空失穩(wěn)時常發(fā)生,全球沖刷問題目前十分嚴(yán)重。因此,急需研究新型、高效的岸灘促淤防沖裝置。
　　 本文提出了一種新型的河床與海床促淤防沖裝置--促淤浮簾,采用室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種研究方法,系統(tǒng)地分析了浮簾后方的水動力特性,揭示了促淤浮簾利用其后方橫軸回流促淤的作用機(jī)理,取得了可應(yīng)用于工程實(shí)際的相關(guān)設(shè)計參數(shù)的確定方法。

2、主要研究工作和創(chuàng)新成果包括以下主要五個方面:
　　 1.針對試驗(yàn)水槽中近底低流速、以及浮簾后方存在強(qiáng)烈紊動的大尺度橫軸回流的特點(diǎn),研制了一種便捷的自制粒子軌跡測速法,該方法對水流流速場基本無擾動,可測量低至床面3mm處的流速,最小測量速度達(dá)到0.5mm/s,可普遍適用于測量試驗(yàn)水槽內(nèi)二維流速場。
　　 2.在定床水槽中開展了關(guān)于以下4個系列的系統(tǒng)試驗(yàn)研究:單個浮簾在水流中自然平衡傾角:浮簾簾體的受力；浮簾后方流場及大尺度

3、回流區(qū)；以及浮簾群的間距對以上三個因素的影響。分析結(jié)果表明:單個浮簾的自然平衡傾角主要受水流弗汝德數(shù)和浮簾高度的影響,其次還與過沙窗口的設(shè)計參數(shù)有關(guān)；浮簾受力主要與浮簾的水下重力和浮簾弗汝德數(shù)有關(guān),其中水流等效集中作用力的大小與浮簾弗汝德數(shù)呈明顯的規(guī)律性變化；單個浮簾后方回流區(qū)的范圍主要與浮簾有效高度有關(guān),其次,還與來流的雷諾數(shù)和浮簾的過沙窗口設(shè)計參數(shù)有關(guān)；浮簾群的臨界間距主要與浮簾后方回流區(qū)范圍有關(guān)。根據(jù)以上分析,本文得出了:自然平衡

4、傾角經(jīng)驗(yàn)公式；浮簾簾體受力與各影響因素之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式；浮簾后方回流區(qū)長度和高度的經(jīng)驗(yàn)公式；以及浮簾群簾間臨界間距的判別方法。
　　 3.在動床水槽中進(jìn)行了泥沙運(yùn)動和淤積特性的系統(tǒng)試驗(yàn),研究了單個浮簾后方泥沙淤積量和淤積速度,以及浮簾群的促淤效果。分析得出:單個浮簾后方泥沙淤積特性主要與上游來沙量、水流弗汝德數(shù)和簾后主回流范圍有關(guān)；在浮簾設(shè)計參數(shù)固定的條件下,浮簾群的間距是決定促淤效果的關(guān)鍵因素。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,歸納出了單個浮簾后

5、方泥沙淤積量和淤積速度的經(jīng)驗(yàn)公式,確定了浮簾群促淤的簾間臨界間距。并得出了在臨界間距情況下,浮簾群內(nèi)泥沙的飽和淤積量和淤積速度的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　 4.在定、動床水槽實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,獲得最佳浮簾設(shè)計參數(shù)的確定方法和最佳浮簾群簾間間距,并且可以預(yù)測其促淤效果。
　　 5.利用商業(yè)軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值計算,對比分析了浮簾和固定丁壩后方的回流范圍和動水壓力。
　　 研究結(jié)果表明:浮簾后方回流區(qū)較長,簾趾處動水壓力較小,根