泥石流起动的流量控制及排水系统清淤

发布时间：2017-05-20 07:12

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【摘要】：泥石流是我国一种常见的地质灾害,往往给人们的生产生活带来巨大损失。人们对泥石流防治的研究工作由来已久,目前泥石流治理工程治理经费较高,治理过程又比较长,不能满足减灾要求,且当前的治理措施大多是针对泥石流形成之后以减轻泥石流灾害为目的。采用水石分离与虹吸排水技术相结合的方法,通过虹吸排水管将泥石流沟内分离出的洪水快速排泄到下游安全区,能有效防止大规模泥石流的形成,从而达到有效提高泥石流治理的效率和耐久性的目的。论文对水石流的起动机理进行了解析解的分析,建立了汇水动力区接触松散堆积物前的均匀流水深与粗颗粒层移运动厚度以及进入沟谷流量与沟谷水深的关系。解析分析考虑了两类情况,一是当底宽为定值时,沟道纵坡、横坡系数、断面形式会对水深产生影响；二是考虑沟谷侵蚀、底宽为变量、进入沟谷流量一定的情况下,水深与底宽、横坡系数的关系。解析分析结果可以为实际泥石流防治工程中的分流流量控制提供理论依据。分流到分流池的水中会含有大量泥沙,这些泥沙如在分流池中淤积,则有可能使分流池因淤积而丧失排水能力。论文建立了虹吸分流池的三维数值模型,并考虑了实际工程中虹吸分流池的清淤特性及影响因素,分别运用定床与欧拉动床模型对分流池中泥沙起动悬浮进行了分析。分析结果表明,分流池池底不平整有利于池底泥沙的起动悬浮；增加虹吸管进出口的水头差能够提高虹吸分流池的清淤效率；泥沙与水流的相互作用及泥沙间的相互碰撞会消耗能量,对水流流速会产生影响；结合数值模拟的分析结果,建议实际工程中虹吸管进出口水头差在5m以上,拦污格栅的孔径在10mm左右。研究结果可以指导实际工程中泥石流防治的虹吸分流池设计。
【关键词】：泥石流 虹吸分流池 定床模型 欧拉动床模型 清淤效率
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23;TV131.61
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 泥石流防治研究现状11-13
• 1.2.1 治理体系11-12
• 1.2.2 预报体系12
• 1.2.3 警报体系12-13
• 1.3 泥石流起动机理研究现状13-15
• 1.4 清淤研究现状15-16
• 1.5 本文研究内容和创新点16-18
• 1.5.1 主要研究内容16-17
• 1.5.2 论文创新点17-18
• 2 泥石流起动的流量控制研究18-33
• 2.1 水石流形成的临界模型18-24
• 2.1.1 理论依据18-19
• 2.1.2 控制方程19-23
• 2.1.3 方程的求解分析23-24
• 2.2 沟谷中清水水深影响因素分析24-32
• 2.2.1 明渠均匀流的控制方程24-25
• 2.2.2 明渠底宽为定值25-28
• 2.2.3 明渠底宽为变量28-32
• 2.3 本章小结32-33
• 3 定床模型下分流池清淤能力分析33-52
• 3.1 虹吸排水方案33-34
• 3.2 计算模型34-41
• 3.2.1 流场模型35-36
• 3.2.2 近壁面处理36-38
• 3.2.3 泥沙起动悬浮模型38-41
• 3.3 计算结果分析41-50
• 3.3.1 分流池池底切应力42-44
• 3.3.2 池底附近扬动流速分析44-46
• 3.3.3 虹吸管中流速分析46-50
• 3.4 本章小结50-52
• 4 动床模型下分流池清淤能力分析52-69
• 4.1 动床模型研究现状52-53
• 4.2 欧拉模型53-54
• 4.3 计算结果分析54-66
• 4.3.1 分流池池底泥沙运动54-59
• 4.3.2 欧拉动床模型下虹吸管中流速分布59-62
• 4.3.3 虹吸管弯管段流速分析62
• 4.3.4 虹吸管出口流速随时间的变化62-63
• 4.3.5 欧拉动床模型下清淤能力分析63-66
• 4.4 虹吸排水清淤可行性试验66-67
• 4.5 本章小结67-69
• 5 结论与展望69-71
• 5.1 结论69-70
• 5.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 作者简历及在学期间所获的科研成果75

【参考文献】

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本文编号：380922