册田水库溢洪道水力特性物理模型试验和三维数值模拟的综述报告.docx

册田水库溢洪道水力特性物理模型试验和三维数值模拟的综述报告
本文主要介绍了对册田水库溢洪道水力特性的物理模型试验和三维数值模拟的综述报告。
一、物理模型试验
物理模型试验是通过在实验室内建立水力相似模型对水流反应和水位变化等水力特性进行研究的一种实验手段。针对册田水库溢洪道水力特性的研究，物理模型试验主要研究对象为册田水库溢洪道中卫段桥头位置。
1、模型试验方案
冈崎地震影响后，册田水库存在溢洪道冲刷风险。为了评估溢洪道的安全性，需了解溢洪道中水流反应和水位变化等水力特性。通过对卫星图像的分析和野外勘测，在临近水库大坝的凹形部位会形成一股旋涡，有可能对溢洪道中的桥梁和涵洞造成巨大的冲刷破坏。因此，模型试验选择在溢洪道中卫段桥头位置，分别设置顺流方向、横流方向、倾斜流方向和某一特定方向，共四种流向进行试验。
2、模型试验结果
通过试验获得了溢洪道水流的流态、水位、流速等基本数据。试验结果表明，在顺流方向和横流方向的影响下，水流生成了明显的涡流和漩涡，但其对水位变化影响不大。但在倾斜流和某一特定流向的作用下，水位变化明显增加。试验结果还表明，是否存在旋流对溢洪道的冲刷影响较大。
二、三维数值模拟
三维数值模拟是通过计算机程序对实际水库溢洪道进行三维化建模，模拟水流的流向、流速等相关水力特性，以模拟水库溢洪道的水力特性。三维数值模拟研究的主要是立体结构体中的水流流动情况，对于封闭体或或开水道问题均能较好地模拟。三维数值模拟可以对试验中未考虑到的因素进行可靠预测，更具有实用性。
1、三维数值模型的建立
通过模型建立软件，根据物理模型试验所获得的结果，建立册田水库溢洪道水流流场的三维数值模拟。以闭合模拟区域为基础建立立体的流场模型，将水体的流动、水位、水压等物理量，经过计算模拟，得到流速、水位、水动力学参数等水力特性的真实数据。通过对模型中各参数的分析，得出了不同流量和高度的水位、流速等水力特性。
2、三维数值模拟结果
通过三维数值模拟，得到了册田水库溢洪道中水位、流速、流态等水力学参数的分布情况。结果显示，试验桥段水位随涡流旋转方向和涡强度的变化而变化，流口附近水位亦随流量增加而升高。水流在不同的涡流旋转方向和涡强度下形成了不同的流型、流速、涡强度等水力特性。模拟结果也表明，模拟所得的水力特性与试验结果存在较好的对比性。
综上所述，通过对册田水库溢洪道水力特性的物理模型试验和三维数值模拟的研究，对水库溢洪道的安全性评估得出了合理的结论，对水库的设计、建设和维护提供了重要的参考和指导。