某高速穿越尾矿库工程的排洪系统试验研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文某高速穿越尾矿库工程的排洪系统试验研究ExperimentalStudyonFloodDischargingSystemofaHighSpeedTransitTailingsReservoirProject培养单位：交通运输学院专业领域：交通运输工程学生姓名：王帅校内导师：张力霆教授校外导师：刘治峰高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大

2、学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要某高速主线要穿越数量

3、众多的尾矿库群，而尾矿库一旦发生破坏将会直接影响到下游人民的生命财产安全以及高速施工进度，所以确保尾矿库的安全是至关重要的。大多数尾矿库事故的发生是由于排洪系统出现故障导致的，因此，保证尾矿库区的安全首要任务就是要确保尾矿库排洪系统能够安全工作。本文以某高速所穿越的尾矿库排水系统为研究背景，结合水工模型试验与数值模拟方法对尾矿库排水系统中局部泄水建筑物水流流态、水流速度、水流厚度及消能率等进行分析计算，为尾矿库排洪系统的设计提供理论依据。本文试验部分主要工作内容如下：(1)水工模型的设计与制作。将所设计的旋流式竖井分为三种型号，分别为Ⅰ型旋流式竖井泄洪洞、

4、Ⅱ型旋流式竖井泄洪洞、Ⅲ型旋流式竖井泄洪洞，根据试验设计理论，选取有机玻璃作为模型材料，并按照一定比尺的缩放制成水工模型。(2)水工模型试验。试验过程中量测正常工况和洪水工况下排水井的泄流流量。将所测流量施加到Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型旋流式竖井泄洪洞的上游排水隧洞，同时采用合适的方法和设备记录水流速度、竖井段水流厚度等数据，着重观察排洪建筑物的水流流态，并计算三种型号泄水建筑物竖井的消能率。近些年快速兴起的计算流体力学(CFD)方法较于水工模型试验具有低成本、高效率、数据全面等优势，在工程界、学术界得到了广泛的应用，但是在尾矿库排洪系统的设计和研究领域该方法并未被

5、普遍应用。本文对CFD主要湍流模型理论、湍流的数值模拟、数值求解方法等理论知识进行了阐述。结合水工模型试验，在计算流体软件中创建三种型号旋流式竖井的三维数值模型，模拟计算其典型部位水流流速、水流流态及压力等。所得数值模拟结果与试验结果基本相符。关键词：高速；旋流式竖井；水工模型试验；消能率；数值模拟AbstractAhigh-speedmainlinehastocrossalargenumberoftailings.Oncethetailingsdamisdestroyed,itwilldirectlyaffectthelivesandpropertyof

6、thedownstreampeopleandtheconstructionscheduleofExpressway,soitiscrucialtoensurethesafetyofthetailingpond.Mosttailingsaccidentsarecausedbydysfunctionoftheflooddischargesystem.Therefore,theprimarytaskofensuringthesafetyofthetailingsreservoirareaistoensurethatthetailingponddischarges

7、ystemcanworksafely.Thispaperusesthetailingsreservoirdrainagesystemtraversedbyahighspeedasitsresearchbackground,andcombinesthehydraulicmodeltestandthenumericalsimulationmethodinthedrainagesystemofthetailingsreservoir.Theanalysisandcalculationofflowstatus,flowvelocity,flowthickness,

8、andenergydissipationrateoftheeffl