高速水流的霧化1課件

泄洪水流的霧化目錄1.泄洪霧化水流概述2.泄洪霧化水流3.泄洪霧化水流的危害和防治

所謂的泄洪霧化，指的是水利樞紐高速泄洪時，由于水流與空氣或邊界的相互作用而形成的霧化水流，受泄洪建筑物的布置、泄流條件、氣象條件及下游地形條件等的綜合影響，在水利樞紐附近一定范圍內(nèi)所形成的一種密集雨霧現(xiàn)象數(shù)值計算物理模型物理模型試驗及原型觀測研究方法一、挑流霧化的形成

從溢流壩或深孔下泄的水流，經(jīng)鼻坎的挑射作用，將水舌拋向空中，當(dāng)高速水流在空中運(yùn)動時，由于水和空氣的粘滯作用，在水舌和空氣中形成兩個邊界層，并在水汽邊界形成大小漩渦，當(dāng)水舌的邊界層交匯后，這些漩渦體勢必發(fā)生混摻和交換，從而散裂成更小的漩渦，漩渦與周邊流體間的脈動流速不斷加大，加速水舌摻氣和擴(kuò)散，是水舌列成水束，并有水束裂散成水塊和水滴，隨著水舌的運(yùn)動，進(jìn)一步裂成更小的水滴和水汽。其中大直徑的水滴降落到地面形成降雨，小直徑的水滴和水汽飄逸在空中形成霧。鼻坎挑射，將水舌拋向空中形成漩渦，漩渦加速水舌的摻氣和擴(kuò)散水束裂散成水滴和水汽二、挑流霧化水流的特征

當(dāng)水流從挑坎挑出后，因水舌入水時的濺水而形成霧化水流。挑流霧化水流可以分為三段：1、水舌區(qū)。水舌摻氣段是具有連續(xù)液體特征的水舌表面失去穩(wěn)定性，空氣被卷入而摻氣的水—氣兩相流。2、強(qiáng)暴雨區(qū)。強(qiáng)暴雨區(qū)分為濺水區(qū)和暴雨區(qū)。V級霧化降雨區(qū)：平均雨強(qiáng)（mm/h）>

600.0，IV級霧化降雨區(qū)：平均雨強(qiáng)（mm/h）200.0

～

600.0，III級霧化降雨區(qū)：平均雨強(qiáng)（mm/h）50.0

～

200.0，II級霧化降雨區(qū)：平均雨強(qiáng)（mm/h）10.0

～

50.0，I級霧化降雨區(qū)：平均雨強(qiáng)（mm/h）<

10.0

3、霧流擴(kuò)散區(qū)。其所造成的影響主要表現(xiàn)為霧化水流輸運(yùn)與發(fā)展過程中所形成的降雨及隨后生成的霧化流。

一般認(rèn)為霧流是水汽紊動混摻的兩項流動。一方面是由于濺水水塊和水滴在水舌風(fēng)作用下裂散成可由氣流紊動輸移的霧滴，另一方面是由于濺水拋射時將水舌表面的摻氣水流頂層托起來而形成強(qiáng)大的霧流。

泄流霧化涉及氣、液兩相流的問題，目前尚無成熟的理論計算方法，因此這一問題的研究還處于在用多種方法進(jìn)行探索的階段。在這方面，二灘工程的泄洪霧化頗具代表性。其所用的方法和內(nèi)容有：（1）用大比尺模型模擬泄洪霧化物理過程，輔以烏江渡泄洪洞泄洪的5個比尺系列模型試驗。（2）用電阻式摻氣儀、平面和立體攝影與圖像處理技術(shù)，研究空中水舌摻氣擴(kuò)散特性，運(yùn)動軌跡和可霧化量。（3）用攝影、錄像和圖像處理技術(shù)，獲取水舌激濺的特征參數(shù)及影響因子，用力學(xué)原理和模糊推理法探討激濺降水強(qiáng)度和分布的預(yù)報模式。（4）根據(jù)資料，用比例尺推測降水分布和強(qiáng)度。三、霧流的運(yùn)移和擴(kuò)散四、泄流霧化的研究現(xiàn)狀五、泄洪霧化范圍及防護(hù)對策

以二灘防護(hù)為例，按照水體密集程度，降雨強(qiáng)度和對岸坡可能產(chǎn)生的影響，提出霧化分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，并據(jù)此定出防護(hù)措施。泄洪霧化分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)及對策序號分區(qū)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)措施一水舌主流區(qū)整體水工模型實測或計算的水舌擴(kuò)散范圍足夠水深的水墊塘二水舌裂散及激濺區(qū)降水強(qiáng)度q>當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生泥石流的雨強(qiáng)，二灘為q>40mm/h混凝土護(hù)坡，設(shè)馬道，排水溝三濃霧暴雨區(qū)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生泥石流的雨強(qiáng)>q>8mm/h能見度10m以內(nèi)噴錨混凝土，設(shè)馬道，排水溝四薄霧暴雨區(qū)q<=8mm/h,能見度>10m影響泄洪霧化的因子1.