【摘 要】
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目前我国大坝数量居世界首位,水库大坝等水工构筑物在防洪、蓄水、发电、灌溉以及航运等方面都发挥着重大的作用,然而水库大坝在发挥着社会经济效益的同时也存在溃坝的潜在危险,一旦发生溃坝,溃坝洪水就会对下游生态环境和人民生命财产安全造成极大的损害,因此开展溃坝洪水演进规律的研究就显得尤为重要。通过对溃坝洪水的研究有助于建立健全有效的洪水预警机制,对于保护生态环境和人民生命财产安全有着重要意义。本文利用Op
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目前我国大坝数量居世界首位,水库大坝等水工构筑物在防洪、蓄水、发电、灌溉以及航运等方面都发挥着重大的作用,然而水库大坝在发挥着社会经济效益的同时也存在溃坝的潜在危险,一旦发生溃坝,溃坝洪水就会对下游生态环境和人民生命财产安全造成极大的损害,因此开展溃坝洪水演进规律的研究就显得尤为重要。通过对溃坝洪水的研究有助于建立健全有效的洪水预警机制,对于保护生态环境和人民生命财产安全有着重要意义。本文利用OpenFOAM建立数值模型,模拟溃坝洪水的演进过程,分析溃坝水流运动特性,在下游无水条件下和不同上下游水深比h/H条件下,共开展16种工况下的溃坝水流模拟,通过分析监测点压强、速度等模拟结果探究溃坝水流运动规律。本文研究内容和结果如下:（1）基于OpenFOAM自定义求解方法和参数率定构建溃坝水流数值模型,采用经典试验案例及他人模拟结果对模型进行验证,结果表明,模拟结果吻合良好,所构建的溃坝水流数值模型能够用于模拟溃坝水流。（2）利用所建模型在下游无水条件下,对4种不同上游水深情况的溃坝进行模拟,结果表明上游水深越高,监测点处溃坝水流速度越大,模拟过程中压强峰值越大,在壁面爬升高度也更大,溃坝水流在运动过程中与空气掺杂剧烈,水体能量主要通过水流紊动以及与空气混掺快速消耗。（3）利用所建模型在下游有水条件下,对12种不同上下游水深比的工况进行模拟,结果表明在1/8≤h/H<1/4时,溃坝洪水流速较大,压强变化比较明显,壁面爬升高度较大,溃坝水流与空气混掺现象明显。在1/4≤h/H<3/5时,溃坝水流流速减小,监测点压强变化趋势更加平缓,溃坝水流向下游演进一段时间后,坝址附近会出现负波,并向上游库区方向传播,逐渐消失。（4）溃坝洪水在溃坝初期,速度主要受上下游水深比的影响,上下游水深比h/H越小,溃坝水流速度就越大;在相同上游水深下,下游水深越大,溃坝洪水速度就越小。溃坝洪水在演进过程中,压强不仅受到上游水深的影响还受到上下游水深比的影响;在上游水深一定情况下,下游水深越大则压强越大。在库容一定的情况下,上下游水深比h/H越大则溃坝水流压强越大。图[71]表[7]参[97]
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