悬板区流场特性及其对输沙的影响论文

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1、悬板区流场特性及其对输沙的影响论文.freel(相当原型60cm)，通过施放100m3/s、150m3/s、200m3/s、300m3/s和384m3/s五级典型流量，在不同的运行方式下分别量测了其水位、压力、引水流量、流速分布及泥沙分布形态，并对设置悬板与否对泥沙的输移和淤积形态进行了对比试验。3悬板区流场特性为了研究问题方便，将悬板区流场划分为四个区，如图2所示，即：板前区：悬板前缘至上游整治段；板上区：悬板前缘至悬板末端之上；板下区：悬板前缘至悬板末端之下；板后区：悬板末端至下游整治段。3.1悬板区水流流态试验表明，悬板的设置，改变

2、了水面线的形式。在板前区，水位被壅高，这主要是悬板的存在，增加了对水流的阻滞作用，该影响传播至上游，从而使水面壅高；在板前沿，水面发生跌落，类似于自由出流时宽顶堰流现象。这主要是悬板的设置，使过水断面减小，垂向发生收缩，从而使流速增大，动能增加，势能减小。由试验测得，板前区佛汝德数Fr均小于1，为缓流流态，板上区佛汝德数Fr均大于1，为急流流态，且Fr的大小与悬板的前缘型式及流量有关。图2悬板区流场分区示意图Blockoffloinuteprssureoneanvelocityinhangedplateregion流量(m3/s)0.02

3、50.0300.0400.0500.060流速(m/s)板前区0.5990.7160.740.8080.927板上区0.6620.7240.7660.880.937板下区0.8390.8950.9661.0491.115图5悬板区流速分布图Velocitydistributioninplateregion为了进一步探明水平悬板的设置与否对板下区的流场特性及其泥沙输移的影响，进行了相同条件下设置水平悬板与不设置水平悬板的对比试验。图6为相同流量不同水位不设悬板时的底部纵向流速分布。从图中可以看出，随着水位的增高而纵向时均流速减小，显示出明渠

4、流的特性，输沙能力也相应降低。图7为图6无悬板时底部纵向流速分布Longitudinalvelocitydistributionnearbottomentdistributioninupstreamregulationareaentdistributioninupstreamfromgateentdistributioninupstreamregulationareaentdistributionupstreamfromgatewithhangedplat4.2设置悬板时泥沙淤积形态及输沙特性设置悬板以后，小流量时与不设悬板时上游整治段的

5、流态和泥沙淤积形态基本相同。随着流量的增加，上游整治段的泥沙呈“凹”字型向前推进，如图10所示。当泥沙运动至悬板前沿时，泥沙的运动速度明显加快并迅速进入板下区直输至下游整治段，而越过悬板的泥沙很少，并在悬板前沿形成“清水带”。泥沙在板下区的输移速度明显大于不设置悬板的中孔泄洪闸处的输移速度，使整个闸前横断面(即板下区及中孔泄洪闸前)泥沙的输移速度不均匀，形成了与之对应的泥沙输移和淤积形态，如图11所示。其原因在于悬板的设置使闸前的水流结构发生了变化。呈现左右侧设置悬板的板下“管流”区和板上的明流区以及中部不设悬板的明流。此时板下区底部纵向

6、流速较中部不设悬板的底部纵向流速大22%。这与前述的流速分布特性是一致的。悬板的设置也改变了悬板前缘水流结构和泥沙输移及淤积形态，改变了进水闸与上游整治段的连接圆弧段局部弯道水流，而在板下区形成有压流，一方面使底沙迅速输移至下游，而在悬板前沿形成“清水带”，另一方面在板上区的进水闸与上游整治段连接圆弧段仍保持局部弯道水流特性，但此时，被水平悬板分割以后悬板上引入的是基本不含底沙的“清水”，这就是悬板分层式引水渠首较好地解决了引水和输沙的原因所在。5结论通过对悬板区流场的测试分析研究及整体模型的浑水试验，得到以下结论：1.悬板的设置改变了水

7、流流态及水流内部结构，即变明流为有压流(板下区)，使板下区纵向流速较不设置板时增大了22%。2.由于设置悬板而改变的流场特性，有利泥沙的输移，即在垂向分割挟沙水流，在纵向加大板下流速，提高泥沙的输移能力。