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水利工程论文-黄河包头河段泥沙模型设计.doc

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水利工程论文-黄河包头河段泥沙模型设计.doc

水利工程论文-黄河包头河段泥沙模型设计摘要:针对黄河泥沙多且变化大的特点,采用泥沙运动相似条件的最新研究成果,完成了黄河包头河段动床模型沙选择和比尺设计。利用原型实测资料进行的验证试验,表明模型小河较好地复演了原型河势、水沙运动规律及河床冲淤变形等。关键词:泥沙模型模型设计黄河1模拟河段河道概况黄河包头段位于著名的河套地区。包头画匠营子河段位于包头市新市区略偏东处,距新市区约12km,在昭君坟和磴口之间(昭君坟水文站与磴口水文站相距约53km)。试验河段包括包头黄河公路桥下游1800m,两桥间800m,铁路桥上游3200m,共计约6000m。对昭君坟水文站1934年以来的水文资料整理分析后,按中水3000m3/s的流量考虑,得到原型河段代表性资料如表1。表1原型河道水流要素特征值Characteristicvaluesofriverflowinprototype项目取值项目取值河段长度L6000m河段比降i0.1~0.2‰河道宽度B1000m悬移质中径d500.028mm主河道平均宽度b400m河床床沙中径D500.18mm平均水深H4.5m最大流量Q1%6200m3/s平均流速V1.7m/s最小流量Qmin48m3/s河床糙率nb0.015~0.020泥沙比重γs2.65~2.70河滩糙率nt0.020~0.030泥沙沉速ω0.22cm/s2河流泥沙模型相似条件目前黄河动床模型相似律的研究较多[1~4],并结合黄河包头河段的特性,采用下列相似比尺关系作为本模型设计的依据。重力相似λV=λh1/2(1)阻力相似λn=λH2/3/λL1/2(2)由水流连续方程,可分别得出流量及时间比尺关系式λQ=λVλLλH(3)λt1=λL/λV(4)悬移质相似λω=λV(λH/λL)3/4(5)对于细沙河流,当悬沙粒径d,容重γs=1.40~1.42kg/m3,干容重γ0=0.62~0.71kg/m3,含水量为60%,D50=0.03~0.05mm),因而能保证模型河床的活动性,以适应原型河床冲淤变化幅度较大的特点。原型沙容重γsp=2.66~2.70kg/m3,干容重γop=1.40~1.50kg/m3。模型设计时,取模型沙γsm=1.41kg/m3,γom=0.67kg/m3;取原型沙γsp=2.68kg/m3,γop=1.45kg/m3。则λγs-γ=4.09λγo=2.1

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