长江上游宜宾-重庆河段日调节非恒定流传播特性研究

论文摘要

为了长江干线的航运进一步的蓬勃发展,需要实现长江干线航道全面、系统的综合治理,从而提升通航能力,改善通航条件。长江上游宜宾至重庆段航道水流条件受上游干流向家坝枢纽和支流犍为等枢纽的下泄非恒定流影响,沿程滩险的航道要素变化剧烈,滩险水位预测困难,给枯水期的航道维护、管理和航道要素预测预报带来巨大困难。解决以上问题的关键在于如何根据非恒定流的来流情况对沿程水力要素进行准确的计算和及时的预测。针对长江上游宜宾至重庆河段的非恒定流影响,本文开展了以下工作:（1）本文系统阐述了目前明渠非恒定流的研究方法,重点阐述了求解明渠非恒定流的一维圣维南方程及其离散方法,比较了各种离散方法的优劣,提出了一种新的、适用于计算宜宾-重庆河段多波长非恒定流的隐式迭代法数学模型。并用水槽试验资料和宜宾-重庆段实测资料对数学模型进行了验证,验证良好且合理,满足精度需求。（2）模拟了水槽中进口流量变幅为规则正弦波的多波长非恒定流过程,并对典型工况进行了沿程传播速度,流量-水深变幅衰减的研究。结果表明传播速度,流量-水深变幅沿程传播均会出现衰减的情况,但是衰减幅度会越来越慢,主要衰减出现在第一至第四波长内。（3）对不同周期、比降和平均流量大小的非恒定流过程进行了计算。通过对传播速度、流量变幅和水深变幅等指标进行对比,得出了不同条件下明渠非恒定流的传播特性和水深、流量变幅衰减特性。结果表明非恒定流的传播速度主要与其流速有关,即比降、平均流量越大,流速越快,非恒定流的传播速度也越大;比降、平均流量越小,流速越慢,非恒定流的传播速度也越小。水深、流量变幅的衰减特性主要与周期有关,周期越长,衰减越慢,周期越短,衰减越快。（4）模拟了长江上游宜宾到重庆的洪、中、枯三种典型非恒定流过程,并对其沿程传播进度、流量变化过程进行了相应的归纳总结。结果表明,在洪、中、枯三种情况下,相同周期的非恒定流波长不同,宜宾-重庆河段分别存在1.7、2、2.8个非恒定流波长;在传播进度方面,非恒定流到达泸州需要约13、16、21小时,到达朱沱需要约24、30、40小时,到达重庆需要约40、48、66小时;在流量变化过程方面,三种情况下的流量变幅均沿程衰减,但洪水期沿程衰减较慢,中水次之,枯水衰减最快。（5）模拟了2015-2016年度宜宾-重庆的日调节非恒定流过程,选择了宜宾-重庆段的典型滩险及重要站点对其非恒定流到达时间、流量变幅衰减以及流量-水位变幅进行了统计,得出了宜宾-重庆段的典型滩险及重要站点在非恒定流影响下水力要素变化的规律和经验方程,为实际通航提供了相应的依据。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄岱

导师: 杨胜发

关键词: 一维非恒定流数学模型,圣维南方程,衰减特性,宜宾重庆河段

来源: 重庆交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 重庆交通大学

分类号: TV133

DOI: 10.27671/d.cnki.gcjtc.2019.000479

总页数: 97

文件大小: 7390K

下载量: 24

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