【博士】承壓式合流制溢流深井淤積及清淤技術(shù)研究

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內(nèi)容簡介

　　 學(xué)科專業(yè)：市政工程　　 授予學(xué)位： 博士 　　 學(xué)位授予單位：浙江大學(xué)　　 學(xué)位年度：2011　　 承壓式合流制溢流深井是在原有合流管道埋深較大時所采用的一種特殊的溢流井，這種溢流井在降低了造價和施工難度的同時也存在水力條件差和易于淤積的問題。本文采用現(xiàn)場探測、模型實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了承壓式合流制溢流深井的水力特性和淤積規(guī)律，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了自虹吸水力清淤裝置，并研究了該裝置的水力特性和清淤效果。研究內(nèi)容分述如下：　　 l、應(yīng)用管道聲納系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場淤積調(diào)查，掌握承壓式溢流深井的淤積狀況和淤積變化情況；同時采用流量計監(jiān)測流量變化，將其與淤積狀況作對比分析。結(jié)果顯示．溢流深井內(nèi)普遍存在1-2m的淤積層，與B1型井相連的截流干管內(nèi)基本沒有淤積，而與B2型井相連的截流干管內(nèi)存在0.1-0.4m的沉積層?！　? 2、通過模型實驗和數(shù)值模擬研究承壓式溢流井的水力特性和淤積規(guī)律，分析溢流井淤積原因，為設(shè)計清淤裝置提供依據(jù)。結(jié)果顯示，恒定流時溢流井內(nèi)流場總體上呈現(xiàn)為包含兩個螺旋上升渦流的對稱結(jié)構(gòu)，渦流中心的切應(yīng)力和紊動能較小，泥沙實驗時該區(qū)域的固體顆粒沉積量較大；渦流周邊的切應(yīng)力和紊動能較大，固體顆粒沉積量較小?！　? 3、根據(jù)承壓式溢流井的水力條件，設(shè)計了自虹吸水力清淤裝置。通過模型實驗和數(shù)值模擬，研究了該裝置的水力特性。結(jié)果顯示，自虹吸水力清淤裝置能明顯改善溢流井底部的水力條件，其速度場對承壓武溢流深井的清淤和防淤均能起到顯著作用。自虹吸水力清淤裝置運行所產(chǎn)生的井室底面切應(yīng)力與作用水頭差之間呈線性關(guān)系，而在相同水頭差作用下底面切應(yīng)力與虹吸管截面積參數(shù)(1心)　　呈指數(shù)關(guān)系?！　? 4、通過泥沙實驗研究了自虹吸水力清淤裝置的清淤效果。結(jié)果表明：首次清淤率在總清淤率中所占比重最大，隨著運行次數(shù)的增加泥沙面趨于穩(wěn)定，清淤率急劇下降。首次清淤率和總清淤率均隨著虹吸管截面積參數(shù)(I／S)值的增大而增大．但其增長速度隨著(I／S)值的增大而降低．(I／S)增大到一定值后清淤率的增長不再明顯?！　? 5、在固液兩相流的數(shù)值模擬中，固體顆粒在邊界的沉降現(xiàn)象與當(dāng)?shù)卮裁媲袘?yīng)力(BSS)有較強(qiáng)的相關(guān)性，本文通過將遺傳優(yōu)化算法中的概率選擇方法應(yīng)用到判斷顆粒物沉降的邊界條件中，提出了“概率沉降’’模型。該模型從沉降概率的角度描述固體顆粒與底面的碰撞行為，彌補(bǔ)了臨界床面切應(yīng)力模型不能區(qū)分不同區(qū)域顆粒沉降難易程度和預(yù)測相對沉積量的缺陷。將該模型應(yīng)用于實驗?zāi)Ｐ秃蛯嶋H溢流井淤積的數(shù)值模擬，模擬結(jié)果得到實驗結(jié)果和聲納實測圖像的驗證?！　? 共155頁

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