弯道急流的改善措施研究

作     者：张银华 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨玲霞

授予年度：2006年

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：弯道急流 弯道水流 水面横比降 改善措施 

摘      要：在工程实际中，常因地质、地形、工程结构、枢纽整体布置等条件的限制需要设置弯道。水流进入弯道后将做曲线运动，在离心惯性力和重力的共同作用下，水流流态变得异常复杂。突出体现在水流失去平衡，产生凹岸高、凸岸低的横比降，而且弯道急流表面还将产生水冠较大的菱形冲击波。这些恶劣流态的存在，不仅要求设计的弯道边墙高度增大了许多，增加了工程量，而且在投入运行后，表现出弯道内的单宽流量、纵向流速、水深等沿横向分布极不均匀，出现冲淤并存现象。因此弯道急流的改善问题是实际工程中需要解决的具体问题。 在认识弯道水流运动基本规律的基础上，本文首先结合马家岩水库放空洞水工模型试验，提出了在弯道底部设置导流坎和在边壁设置导向翼的两种工程措施，并进行了试验分析比较。两者对减小弯道水面横比降、改善水流流态均有较好效果。特别是改善了弯道出口断面的水舌厚度和流速横向分布的均匀性，保证了末端挑流消能的稳定性和安全性。 随着对弯道急流问题的进一步研究，本文依据河道治理的疏导思想，提出了一种凸岸(内弯)渠底升高、凹岸(外弯)渠底降低的“反超高渠底形式的弯道，简称“反超高渠底弯道。并根据体积等量原理和急流冲击波的反射原理，给出了“反超高渠底弯道的水力设计方法。 最后，本文对“反超高渠底弯道进行了试验研究，进一步验证了本文提出的新型弯道—“反超高渠底弯道对改善弯道急流流态、降低水面横比降有显著效果。这种新型弯道结构形式简单、表面体形流畅，在实际工程应用中，不仅施工方便，而且运行维护也简单。因此，“反超高渠底弯道易于被实际工程接纳采用，具有实际推广应用意义。