本文選題：潰壩實驗　切入點：水位　出處：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：潰壩通常指蓄水庫圍堰突然坍塌進而在水庫下游形成潰決洪水造成人類生命、生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)經(jīng)濟巨大損失的災(zāi)害性事件。潰壩問題的研究并不局限于內(nèi)陸區(qū)域,在海岸工程方面也存在十分重要的研究意義。研究潰壩水流的演變過程有利于理解海嘯與涌潮的水動力傳播特性,從而為海岸帶防災(zāi)減災(zāi)策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。本文采用物理模型試驗研究了潰壩波的水動力特性。實驗中,將多種設(shè)備連接至計算機并輔以相關(guān)軟件,通過觀察高速相機記錄的圖像,解決了高采集頻率下的波高儀、流速儀和高速相機的時間同步問題。同實驗條件下多次的實驗結(jié)果表明本研究的實驗具有足夠的重復(fù)性和可靠性,滿足研究分析要求。對室內(nèi)實驗而言,閘門開啟速度是影響潰壩波水動力特性的重要因素。相對于距離閘門較遠(yuǎn)的位置而言,閘門開啟速度對距離閘門較近位置的水位和流速的影響更大。而隨著時間的推移,這種影響逐漸減小。在此基礎(chǔ)上,本研究進行了一系列的閘門快速開啟的潰壩實驗,包括下游初始干床和濕床兩種情況,研究了下游初始水深、上下游水頭差、上游水箱長度等因素對潰壩波水位和流速的影響。干床與濕床情況下的潰壩波水位和流速存在顯著不同。上下游水頭差相同時,濕床情況下的正向波前速度明顯小于干床情況的。此外,下游觀測點的最大水位和流速主要受上下游水頭差的影響,而水位和流速較大值的持續(xù)時間則主要由上游水箱長度決定�？紤]到閘門處是一個非常特殊且重要的位置,本文利用高速相機記錄的圖像,得到了閘門處的水位隨時間的變化。在對比了實驗結(jié)果與既有理論結(jié)果的基礎(chǔ)上,給出了各理論解的適用范圍�？傮w而言,對于下游/上游初始水深比小于0.138的情況,Lin等的理論解與實驗結(jié)果的吻合度較高。本文利用物理模型實驗,較為系統(tǒng)地研究了潰壩波的水動力特性。將實驗結(jié)果與理論結(jié)果進行對比,歸納分析了理論解的適用性。與此同時,本研究的潰壩實驗數(shù)據(jù)可以為數(shù)值模型提供精準(zhǔn)可靠的驗證資料,為進一步研究潰壩波特性打下了良好的基礎(chǔ)。
[Abstract]:Dam break usually refers to the catastrophic event that the reservoir cofferdam collapses suddenly and then forms a burst flood in the lower reaches of the reservoir, which results in great loss of human life, ecological environment and production economy. The study of dam break is not limited to the inland area. It is also of great significance in coastal engineering to study the evolution of dam-break flow, which is helpful to understand the hydrodynamic propagation characteristics of tsunamis and tidal bore. In this paper, the hydrodynamic characteristics of dam-break wave are studied by physical model test. In the experiment, many kinds of equipments are connected to computer and related software is used. By observing the images recorded by high speed camera, the wave altimeter with high acquisition frequency is solved. The time synchronization of the velocity meter and the high speed camera. The experimental results under the same experimental conditions show that the experiment in this paper has enough repeatability and reliability to meet the requirements of the research and analysis. The opening speed of the gate is an important factor affecting the hydrodynamic characteristics of the dam-break wave. Compared with the location far away from the gate, the opening speed of the gate has a greater effect on the water level and velocity of the gate near the gate. On the basis of this, a series of dam-break experiments were carried out, including the initial dry bed and wet bed, and the initial water depth of downstream and the difference of upstream and downstream water head were studied. The influence of the length of upstream water tank on the water level and velocity of dam-break wave is significant difference between dry bed and wet bed. When the water head difference between upstream and downstream is the same, The forward wave front velocity in wet bed is obviously lower than that in dry bed. In addition, the maximum water level and velocity of downstream observation point are mainly affected by the upstream and downstream water head difference. However, the duration of the larger water level and velocity is mainly determined by the length of the upstream water tank. Considering that the gate is a very special and important position, the images recorded by the high-speed camera are used in this paper. The variation of the water level at the gate with time is obtained. On the basis of comparing the experimental results with the existing theoretical results, the applicable range of the theoretical solutions is given. For the case where the initial water depth ratio of downstream / upstream is less than 0.138, the theoretical solution of Lin et al is in good agreement with the experimental results. The hydrodynamic characteristics of dam-break wave are studied systematically. The applicability of the theoretical solution is summarized and analyzed by comparing the experimental results with the theoretical results. The experimental data can provide accurate and reliable verification data for the numerical model and lay a good foundation for further study of dam-break wave characteristics.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV122.4;TV131.6

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本文編號：1693571