沿河公路路基冲刷深度试验与模拟研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lws8228
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
公路建设时,有时会出现与河道并行的情况,河道的一侧成为路基,此时,河道中水流不免会对公路的路基进行淘刷,结果可能造成河床的不断下切,致使公路的水毁,对人民的生命财产安全造成危害。因此,为避免此类事故发生,对沿河公路路基最大冲刷深度的探究十分必要。本论文针对影响沿河公路路基的流量、弯角及床沙质等因素采用动床模型进行试验。同时结合flow3d三维水沙数值模拟方法对影响沿河公路路基冲刷深度的多种因素进行分析。通过分析可得以下结论:
  (1)顺直河段中随流量的增大,水深呈指数趋势增大,流速成对数趋势增大,河道冲刷深度成对数趋势增大。相同条件下,顺直河段中河床质为轻质模型沙时水深较大,流速较小,冲刷深度较大。河床质为天然沙时水深较小,流速较大,冲刷深度较小。通过对影响沿河公路路基顺直河段冲刷深度的各因素定量分析,结合大量试验数据建立了平行护岸冲刷深度公式。
  (2)水流进入弯道后凹侧水深不断增大,流出弯道后不断减小,在弯道出口处附近达到最大。凸侧水深不断减小,流出弯道后增大,在弯道出口处附近到达最小。两侧水深差在弯道出口处附近达到最大。两侧水深最值点随流量与弯角的增大由弯道出口下游附近不断向上游即弯道出口处附近移动。水流进入弯道后流速开始不均匀分布,弯顶处凸侧流速大于凹侧流速,而后凹侧流速不断增大而凸侧流速受到抑制,到达弯道出口处时凹侧流速大于凸侧流速,凹凸侧流速差在弯道出口下游处附近达到最大。河流弯道两侧水流流速随流量的增加而增大,弯角的增大对水流流速有明显的抑制作用,相同流量下水流流速随弯角的增大而减小。相同条件下河床质为模型沙时各断面水深均大于河床质为天然沙时的水深,流速小于河床质为天然沙时的流速。
  (3)由于弯道存在,河流弯道凹侧出现沿水流方向顺时针的螺旋流。导致弯道泥沙横向输移,出现凹侧泥沙冲刷凸侧泥沙淤积现象。弯道凹侧冲刷深度随流量与弯角的增加而增大。冲刷区域从弯顶处附近一直延续到下游直段,在弯段出口处附近冲刷深度达到最大。冲深最大位置随弯角的增大不断向弯道出口处附近移动。相同条件下,河床质为天然沙时冲刷深度明显小于河床质为模型沙冲刷深度。水流因素、几何边界及河床质因素彼此之间相互影响,共同作用于河流弯道冲刷深度。基于理论分析,结合平行护岸冲刷深度计算公式和本文多组试验数据拟合出适合河道泥沙冲刷深度的计算公式。
  (4)建立沿河公路路基冲刷三维数值模型,采用flow-3d对其进行求解。通过数值模拟显示水流特性及河道冲刷实测值与模拟值符合度均较高。表明模型满足要求,可以用于预测更多路基冲刷不利工况。为沿河公路路基冲刷计算提供理论支持。
其他文献
摘 要:我国基础教育过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状不能适应素质教育的要求。文章提出教师在教学过程中应尊重学生的人格,关注个体差异,满足不同学生的学习需要;创设能引导学生主动参与的教育环境,激发学生的积极性,培养学生掌握和运用知识的态度和能力,使每个学生都能得到充分的发展;以及拓展文本,激发学生动脑思考和掌握课本的能力,从而达到主动学习的目的。  关键词:尊重;激趣;拓展文本  有这样一
期刊
人类活动对生态环境造成了一定影响,河流、湖泊、海洋的水质恶化已经成为我国一个突出的环境问题。在预测和治理水体污染时,需要掌握污染物质随水流的变化规律。汾河是山西第一大河,沿河分布着许多的城市、工厂、灌区,对于山西社会经济发展有重要意义,同时城区河段内建设有橡胶坝、水闸等众多挡水建筑物,形成自然景观。为了应对水污染事件造成的不利影响,有必要对汾河闸控河段的水动力特性及污染物迁移扩散规律进行深入研究。
泄洪槽是水利工程中十分常见的一种泄水建筑物,对宣泄多余的洪水及保证下游建筑物的安全起着十分重要的作用。以往研究表明,光滑泄洪槽的消能率只有10左右,台阶式泄洪槽的消能率最大可达90以上,在消能率方面,台阶式泄洪槽有着明显的优势。本文以山西省某公园泄洪槽台阶式消能工程项目为背景,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法对不同流量下台阶式泄洪槽的消能特性进行了研究,得出如下结论:(1)台阶式泄洪槽的流速
蒸发是干旱半干旱区生态系统中最重要的水均衡项,冻融期干旱少雨,土壤蒸发强烈,加剧了水资源短缺情况。冻融期土壤蒸发规律和影响因素较为复杂,探索冻融作用下土壤蒸发规律及其影响因素,对于缓解干旱半干旱区水资源短缺具有现实意义。本文通过室内封闭系统下-22℃和-15℃恒定冻结气温的48h冻结和33h的自然消融实验,研究了砂土、壤砂土、砂壤土和粉砂壤土在5种不同的土壤含水率条件下的土壤温度和土壤蒸发规律。主
水文模型是研究流域水循环过程与水资源演化规律的重要工具,可为解决水问题提供技术支撑。作为水文模型的重要组成部分,土壤入渗的变化过程表现出很大的时空变异性和尺度依赖性,分析流域典型土壤的入渗规律,对于确定参数取值范围、提高水文模型精度具有重要意义。而受气候变化和人类活动的共同影响,流域的水循环过程发生显著变化,采用水文模型法和水量平衡法分析径流变化归因,可为流域的水资源规划管理提供依据。本文以密云水
土壤层作为地球关键带中的重要层位,是关键带中物质和能量交换的重要通道,研究土壤的水热变化过程对合理开发利用和保护土壤资源意义重大。导热系数作为表征土壤热物性的基础参数,是土壤水热变化规律及其传输模型构建的关键参数,在土壤污染防治、工程建设和浅层地温能开发利用中发挥着关键作用。鉴于此,本文对导热系数的热探针测试装置和算法、导热系数影响因素和导热系数常用模型进行了分析研究,得出了以下结论:(1)通过实
伴随着黄河流域整体经济的迅速发展,在黄河流域内的水资源矛盾问题越发凸显,解决区域内水资源供应矛盾问题也成为了相关学者研究的重点内容。在引黄工程中渗流井集水、潜流廊道成为取水方式优先选择。然而在渗流井集水设计过程中,设计人员一般采取抽水试验法和理论分析法,其都存在较为明显的弊端,如:抽水试验法在增加成本的同时耗时较长;理论分析法局限性强。因此利用现代科学计算对工程进行数值模拟的方式引入到工程是必要的