水利工程论文-悬板区流场特性及其对输沙的影响.doc

水利工程论文悬板区流场特性及其对输沙的影响摘要通过物理模型对悬板区流场的测试分析，以及整体模型的浑水输沙试验，揭示了悬板分层式引水渠首“引清”及高效输沙的内在原因，是悬板的设置改变了悬板区水流结构，即悬板水平分割水流，引上层清水，下层由明流生成为有压流，提高了底部流速及流速梯度，获得较高输沙能量，使其高效输沙。关键词悬板区流线堰流场输沙1引言悬板分层式引水渠首是二十世纪50年代初期，原苏联的特洛依茨基教授首次提出并在中亚地区的工程中被采用，故又称中亚式渠首。1965年新疆皮山县桑株河上建成我国第一座悬板分层式引水渠首。经过三十余年的实际运行，其引水排沙效果良好。80年代以后，新疆和田地区又建成了喀拉喀什河，玉龙喀什河等一批悬板分层式引水渠首。近年在新疆的其它地区又相继建成了阿克陶县吾依他克电站引水渠首，伊犁特克斯河山口引水枢纽，阿克苏库玛拉河协合拉引水枢纽等一批大型悬板分层式引水渠首工程。目前，新疆有用悬板分层式引水渠首取代弯道式等其他类型引水枢纽的趋势。新疆是干旱地区，又是典型的灌溉农业，其工农业用水主要依赖引取河水，而新疆的河流绝大部分属于山溪性河流，河道泥沙粒径粗，含量大，且以推移质泥沙为主，给引水枢纽引水造成极大危害。悬板分层式引水渠首利用河道含沙水流中泥沙在垂线上分布特性，即含沙量沿水深递增的分布规律，特别是推移质泥沙多集中于床面的特点，设置水平向的悬板，将含沙水流分割成上下两部分，悬板下层高含沙水流由泄洪冲沙闸泄至下游，悬板上层含沙量少的“清水”被割取引入进水闸。因而较好地解决了引水与防沙的问题。悬板分层式引水渠首结构的特殊之处，在于水平向悬板的设置，使随之形成的悬板区水流结构发生了质的变化，即板下水流由明流变为有压流，进而对泥沙的输移有着明显的影响。因此悬板区流场特性就成为悬板分层式引水渠首水力特性的核心问题。2试验模型及方法试验研究在1∶30的中国哈萨克斯坦霍尔果斯河友谊联合引水枢纽工程模型上进行，模型布置如图1所示。模型沙选用天然沙。图1中哈霍尔果斯河友谊联合引水枢纽工程平面布置LAYOUTOFFRIENDSHIPJOINTWATERDIVERSIONPROJECTINHORERGUSIRIVER试验时将模型沙预先铺设在上游整治段，铺沙厚度2CM相当原型60CM，通过施放100M3/S、150M3/S、200M3/S、300M3/S和384M3/S