论文题目: 潮流波浪泥沙模型变率影响研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水力学及河流动力学
作者: 窦希萍
导师: 金忠青,王惠民
关键词: 潮流,波浪,泥沙,物理模型,变率
文献来源: 河海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文对潮流、波浪、泥沙物理模型变率的影响进行了系列概化物理模型试验研究,并对采用数学模型方法研究变率影响问题进行了初步探讨,主要内容有: (1) 评述了国内外河口物理模型试验研究和物理模型变率影响研究的现状,对变率影响的研究方法和理论依据进行了阐述,指出进行河口海岸模型变率影响研究的重要性和必要性。 (2) 给出进行潮流波浪共同作用下悬沙和底沙(全沙)物理模型需要遵循的相似条件。 (3) 参照长江口北槽航道的具体条件,设计了变率为2.5、4、6、8.33和12.8的五个概化物理模型,其水平比尺分别为200、400、660、1000和1600,垂直比尺分别为80、100、110、120和125。 (4) 对五个模型的潮位、流速、波高、含沙量进行了验证,使得潮流、波浪和含沙量与原型基本相似,为模型变率影响研究提供了基础条件。 (5) 对系列变率模型进行了无丁坝时大潮、中潮、大浪、中浪及其相互作用下悬沙定床、清水动床以及浑水动床试验,研究变率对航道流速、波高、航道冲刷深度以及底沙输沙量的影响。 (6) 在系列模型上进行了三种丁坝布置即一对丁坝(对口丁坝)、一对斜对丁坝(错口丁坝)和两对丁坝(双对口丁坝)情况下的清水动床、悬沙定床和悬沙动床试验,研究变率对航道流速、航道冲淤变化、丁坝坝头冲刷坑深度和冲刷范围的影响。 (7) 建立了潮流作用下变态模型与变率为1的正态模型丁坝坝头冲刷稳定深度之间的关系式,可以通过变态模型预测正态模型中丁坝坝头的冲刷深度。 (8) 从理论上分析模型变率对流速和含沙量沿垂向分布的影响。采用数学模型进行模型变率影响研究,针对系列概化物理模型建立了相应的潮流数学模型和泥沙数学模型,给出了模型变率对潮流流速和航道冲淤变化的影响。
论文目录:
第一章 绪论
1．1 问题的提出与研究意义
1．2 河口模型试验研究综述
1．2．1 河口物理模型的发展
1．2．2 国外河口研究概况
1．2．3 国内河口研究概况
1．2．4 已有变率影响研究
1．2．5 系列模型研究方法
1．3 本文的研究工作
第二章 潮流波浪泥沙模型相似理论
2．1 潮流的相似条件
2．2 波浪的相似条件
2．2．1 波动速度相似
2．2．2 波浪传质速度相似
2．2．3 波浪折射相似
2．2．4 波浪绕射相似
2．2．5 波浪破碎相似
2．2．6 沿岸流相似
2．3 悬沙的相似条件
2．4 底沙的相似条件
2．5 本章小结
第三章 系列变率模型设计及其验证
3．1 系列变率模型设计
3．1．1 模拟的原型条件
3．1．2 系列模型比尺
3．1．3 模型布置和控制
3．1．4 系列模型泥沙起动流速
3．2 系列模型验证
3．2．1 潮位验证
3．2．2 潮流验证
3．2．3 潮流和波浪共同作用下波浪场验证
3．2．4 含沙量验证
3．3 本章小结
第四章 无丁坝时模型变率影响试验研究
4．1 变率对航道流速的影响
4．1．1 与1#和2#模型流速平均值比较
4．1．2 与各模型流速平均值比较
4．2 变率对波高的影响
4．3 变率对清水动床模型航道冲淤的影响
4．3．1 潮流作用下的冲淤变化
4．3．2 潮流波浪共同作用下的冲淤变化
4．4 变率对悬沙定床模型航道回淤的影响
4．4．1 潮流作用下淤积变化
4．4．2 潮流波浪共同作用时淤积变化
4．5 变率对悬沙动床模型航道回淤的影响
4．6 变率对底沙输沙量的影响
4．7 本章小结
第五章 有丁坝时模型变率影响试验研究
5．1 丁坝对航道流速的影响
5．2 变率对航道流速的影响
5．2．1 与1#和2#模型流速平均值比较
5．2．2 与各模型流速平均值比较
5．3 变率对清水动床模型航道冲淤的影响
5．3．1 大潮时航道冲淤变化
5．3．2 中潮时航道冲淤变化
5．4 变率对悬沙定床模型航道回淤的影响
5．5 变率对悬沙动床模型航道冲淤的影响
5．6 变率对坝头冲刷坑的影响
5．7 本章小结
第六章 模型变率影响分析和数学模型研究
6．1 模型变率影响分析
6．1．1 变率对流速垂向分布的影响
6．1．2 变率对含沙量的影响
6．1．3 变率对斜坡上泥沙运动的影响
6．2 数学模型基本方程
6．2．1 潮流运动基本方程
6．2．2 悬移质不平衡输沙方程
6．2．3 推移质不平衡输沙方程
6．2．4 河床变形方程式
6．3 模型的建立
6．4 无丁坝时潮流模型变率影响
6．5 对丁坝时潮流模型变率影响
6．6 无丁坝时的航道冲淤变化
6．7 对丁坝布置时的航道冲淤变化
6．8 本章小结
第七章 结论与展望
7．1 主要结论
7．2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读博士学位期间发表的论文
附录B 攻读博士学位期间主持的研究课题
发布时间: 2005-07-07
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