复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析--《贵州大学》2015年硕士论文
复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析
【摘要】：在水利行业的发展中,水工隧洞出现了明满交替流现象且越来越多。该流态伴有吸气、涡旋,对水工建筑物运行非常不利,如何保证水工引水隧洞的安全问题已成为一个重要课题,研究隧洞水流的水力特性、隧洞稳定性,无论从安全还是经济的角度出发,都具有重要的现实意义。本文立题“复杂水力条件下有压隧洞稳定性分析”,在搜集整理已有对明满交替流研究的基础之上,以雪山水库引水隧洞为例,运用计算流体力学数值模拟软件FLUENT模拟分析引水隧洞在出现明满交替流这一复杂水力条件下洞内水流脉动压强、总压、速度及涡量沿水流方向变化情况,明确隧洞在明满交替流时的水力特性。在此基础上,分析比对不同进水口型式、不同上游水位时隧洞水流的流动特点,结合实际工程情况,计算引水隧洞的衬砌在不同工况下内力分布情况,进而分析引水隧洞衬砌稳定性,最后提出减小明满交替流对隧洞衬砌稳定性破坏方面的建议,保证隧洞长期安全运行。通过模拟结果分析与计算,论文得出主要结论如下:(1)同一横截面上速度分布符合水流粘滞性规律;水流在隧洞内产生的脉动压强、最大流速、涡量都是随着上游水位的降低而减小的。(2)在喇叭形进水口与隧洞洞身段连接处,隧洞壁面出现局部速度增大情况,脉动压强、涡量也是在此处发生局部增大现象。(3)通过隧洞衬砌的内力和位移分析可知,影响隧洞衬砌稳定性最大因素为内水压力。水流在明满交替流时,底板靠近直墙附近段、局部侧墙段、拱脚处均不满足抗剪强度验算和最大裂缝宽度验算,在明满流作用下的引水隧洞应特别注意底板、侧墙及其与顶拱连接的支护问题。(4)在明满交替流时,隧洞的底板和侧墙常出现负压,给水工建筑物带来很大的安全隐患,工程设计中应合理利用地形、地质条件及采取一定工程措施,尽量避免明满交替流的出现。(5)对不能完全避免明满交替流的引水隧洞,喇叭形进水口可有效降低水流脉动压力,减小明满交替流的不利影响。
【关键词】：
【学位授予单位】：贵州大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TV672.1【目录】：
摘要4-5Abstract5-7第一章 绪论7-17 1.1 问题的提出7-9
1.1.1 研究背景7-8
1.1.2 目的和意义8-9 1.2 明满交替流研究的现状及其发展9-12
1.2.1 国内外研究现状及发展9-11
1.2.2 明满交替流分析方法11-12 1.3 围岩稳定性分析理论的发展12-14 1.4 论文的研究对象和主要内容14-17
1.4.1 研究对象14
1.4.2 研究内容14-16
1.4.3 技术路线16-17第二章 计算流体力学基本理论及应用17-25 2.1 CFD简介17-19
2.1.1 计算流体力学特点17
2.1.2 计算流体力学基本方程17-19 2.2 计算流体力学应用19-24
2.2.1 CFD软件19-21
2.2.2 FLUENT软件简介21-24 2.3 本章小结24-25第三章 明满交替流的数值模拟25-52 3.1 概述25-26 3.2 工程概况26-33
3.2.1 总体工程概况26
3.2.2 引水隧洞概况26-33 3.3 模型建立与解算33-34 3.4 数值模拟成果与分析34-50
3.4.1 压强分布规律分析35-43
3.4.2 流速分布规律分析43-47
3.4.3 涡量计算成果及分析47-50 3.5 本章小结50-52第四章 隧洞衬砌稳定性分析52-67 4.1 概述52 4.2 工程区工程地质评价52-53 4.3 隧洞荷载计算53-57
4.3.1 围岩压力53-54
4.3.2 弹性抗力54-55
4.3.3 内水压力55
4.3.4 衬砌自重55-56
4.3.5 灌浆压力56
4.3.6 荷载组合56-57 4.4 衬砌计算与分析57-65
4.4.1 计算参数57-58
4.4.2 计算结果及分析58-65 4.5 本章小结65-67第五章 结论与展望67-69 5.1 结论67-68 5.2 展望68-69致谢69-70参考文献70-73附录73-74
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流水养鱼技术
&&& 流水养鱼是在流动水体中高密度养鱼的一种方法。在我国山区很早以前就利用溪流进行微流水养鱼，已经具有悠久的历史，这种形式的流水养鱼简便易行，生命力颇强，自古至今经久不衰。那么流水养鱼难吗？有什么要注意的呢？以下就对流水养鱼技术做个介绍。&&& 流水养鱼技术&&& 一、鱼池位置选择&&& 流水养鱼首先，流水渔池的地点，要选择在离水源较近，进排水方便，电源充足，交通便利，并且能有效地预防洪水的地方。&&& 其次，水是流水养鱼的基本条件。养鱼用水一定要选择无污染、不混浊、符合渔业用水标准的水。流水养鱼一般采用的都是山涧溪流、涌泉水、地下井水、水库底排水、清澈无污染的河水等。这些水常年水温变化幅度在5到20摄氏度范围内，水量变化幅度小，基本恒定。我们在建场时要充分考虑，比如根据周年平均水量状况来进行合理的规划设计。&&& 涌泉水是流水养鱼最理想的水源。由于涌泉水清澈洁净、无污染、冬暖夏凉，周年温度变化小，这种水既可以用作成鱼养殖，又可以用来孵化和苗种培育，所以流水养鱼的首要选址地点都是涌泉水源，涌泉水又可以分为流水或涌泉，即我们通常所说的形成山涧溪流的常年不断的水源。&&& 地下水也是流水养鱼的好水源，水温恒定，悬浮物少，水质较为稳定，但是水中溶氧量低，在使用地下水时需要有曝气过程，通过曝气，可以增加水中的溶氧量，又能使水中的氮气等有害气体得到散发。&&& 利用水库的排水养鱼，是流水养鱼提倡的一种方式，这种方式及提高了水库水的利用率，又增加了经济效益。水库底排水水温比较恒定，养育效果很好。但是要注意到，在利用水库底排水养鱼时，需要设置拦鱼栅，防止野杂鱼种混入，同时水库中往往会把病原体带入养鱼池中，因此还需要加强鱼病的防治工作，经常性的做好检疫防止的工作。&&& 除了考虑水源以外，水中的溶氧量也是必须考虑的问题。在相同的水量下，水中溶解氧越高，饲养量就越大，理想的水中溶氧量应该不少于6-10毫克之间，溶氧的饱和度达到70%至80%为最好。水温一般在20℃～30℃之间，不得低于15℃，如水温过低，应在流水池前增建一个晒水池升温。水的酸碱度（pH值）要求是中性或弱碱性（pH值为7.5-8）。最后是透明度，透明度应保持在30～40厘米左右。因为水质清新，有利于鱼类的生长，过小的透明度往往不利于鱼类的生长或由于耗氧过大而造成缺氧死亡。&&& 二、流水鱼池的与要求&&& 流水养鱼是在小水体中饲养大量的鱼，为了保持水质清新，必须使鱼池的水不断地流动和交换，及时将鱼粪便、残饵和污物排出池外，所以流水池的面积、形状、进排水系统的布置，都有特定的要求。鱼池的结构要有利于鱼的均匀分布，保证水交换充分，注排水方便，排污彻底。&&& （一）首先来看流水鱼池的类型。以进排水形式分类可以分为开放式鱼池和封闭循环式鱼池。按照水温分类又可以分为常温流水养鱼和温流水养鱼。由于常温流水养鱼是利用自然落差的溪流水、山泉水等为水源。水不断自流入池，排出的水不重复使用，且具有投资少、建池容易、管理方便的优点，所以目前在我国使用较为普遍。&&& 流水养鱼池一般包括鱼种培育池、成鱼池、亲鱼培育池。鱼池形状以方形、长方形、圆形为主，鱼池面积可以根据地势、饲养鱼的规格具体而定。&&& 在实际操作中，如果条件有限，养殖成鱼池可用来培育鱼种，也可以代替亲鱼培育池。但不管鱼池的形状、大小如何，都必须做到保证水流畅通，便于水的交换、排污的方便、无死角、易管理、易捕捞，最大限度的利用水体。鱼池的结构有混凝土池，浆砌石池以及用编织袋等围起的土池。土池的建造，但是养鱼效果差，所以一般不采用，建议采用混凝土和浆砌石池。&&& （二）进、排水系统设置。进、排水道结构及位置的确定，应保持池水的交换充分以及生产的安全性。凡是用于流水养鱼的鱼池都必须同时具备进水口、排水口、闸口、防逃栅或网、排污渠等设施。&&& 进水口可以设成单口或者多口，一般长方形鱼池，如果宽度较小时，进、排水口可以前后对应地设置在两个宽度的中部，若宽度较大时，除相应扩大进、排水口的宽度外，一般将进、排水口设置于对角上，这样可以避免多加一个死角；六边形鱼池的进、排水口习惯位于较窄的边的中部，前后对应；三角形或梯形鱼池的进、排水口一般安排在左右两底角处，进水方向大致垂直于对面的底边；方形鱼池进、排水口多为对角设置；圆形鱼池多以延圆周切线方向进水，底部中心出水，以便于以出水口为中心的涡流的形成及污物的集中。进、排水导管直径或者过水断面的大小，可以依照流量及适宜的流速来确定。&&& 不管什么样的鱼池，其进、排水口的位置都应该与鱼池形状相适应，力求避免鱼池中涡流、短路及死角的存在，提高池水的有效利用程度。&&& 另外，进水应从鱼池上部流入，所以鱼池最好设置开放式的进水口，一般要求进水口至少要高出池面80厘米左右，使水流跌入鱼池，这样有利于曝气增氧。而且最好采用喇叭形，以增加入水池的断面。当进水口和鱼池没有落差时可使整个侧面过水，放置拦逃网，防止鱼逃逸，进水口需设置闸板，用以调节供水量，在闸板上游设一个拦污网，防止野杂鱼或者污物进入鱼池。&&& 排水口应设在鱼池的最低处，且兼有排污的功能。其断面面积要求等于或大于进水口断面面积，这样可以尽快的排水。一般设置2到3层，第一层设拦鱼栅，第二层是上部档水、下部排水的闸板，第三层是控制水位的闸板。这里要提醒您的是，不能让水从闸板上边流出，因为污物全聚集在池底，所以应该使水从底部排出，这样才能排污更加彻底，而且速度快。所以，在建造鱼池时，要充分注意这一点。通常要求全部打开排水口后，在10分钟左右能排净池水为好。&&& 除此之外，如果有条件的话，还可以把排污和排水分开进行。此方法是分设排污沟和排水沟，排粪污、排池水各有渠道，更有利于净化处理和提高水质。&&& （三）防逃设施&&& 用于防逃的拦鱼栅孔眼大小应视养鱼的规格大小而定，在不至于逃鱼的前提下，孔眼尽可能大些为好。大规格鱼的拦鱼栅可用8到12毫米的钢筋焊制，饲养稚鱼和鱼种用的拦鱼栅安装必须要严实，以防止鱼苗从缝隙逃逸。&&& 由于暴雨冲刷等原因使流水养鱼池的来水泥沙含量过大而混浊，程度较轻时可以影响鱼类正常摄食，增加池中污物的积存，严重时可导致鱼类因呼吸障碍而致死或堵塞排水、排污通道，挤占池底空间，造成池水溢流，出现逃鱼现象。因此，在水源含泥沙过重的地区从事流水养鱼，一般应专设排沙池或排沙渠，将水源导入排沙池中经沉淀处理后再输入鱼池，而且，在没有大量沙石流入阶段，该池还是一个很好的养鱼池，可以综合利用。&&& 水源进入排沙池后遇到排沙池底部的升坡而跃起形成反向流动，能量消减致使流速降低。通常流速降到每秒40厘米以下的时候较大颗粒的沉淀即从水流中分离而支流，流速降到每秒25厘米以下的时候，小颗粒浮砂可由水体中沉淀而出，因此，排砂池应该有足够的面积以使经过该池的水流减速到所需流速。来水经排砂后引入鱼池，排砂池待沉砂积累到一定数量后就要断水将沉砂清除。&&& （四）排污设施的建设&&& 流水养鱼，其鱼的生长速度很快，因此，排泄物、分泌物、有机碎屑、饵料碎末等特别多，稍不留意就会引起腐败，导致水质恶化，诱发鱼病，甚至会引起鱼成批死亡。所以，流水鱼池都必须要具备排污净化系统。而污物处理的最重要措施就是沉淀。沉淀的目的是使污水中残饵、粪污等有机物碎屑与水体分离而沉积于池底，并经排污通道排除于系统之外。沉淀池的效率取决于颗粒的沉降速度和沉淀池的溢流能力。因此，提高沉淀效果的途径是降低进、出水速度，增加溢流表面积，保持池长和池深的适宜比例等。沉淀池主要有平流式、竖流式两种。&&& 1、平流式沉淀&&& 平流式沉淀采用长方形池，全池分为进水区、沉降区和出水区。污水从进水区进入，为了减缓进水的流速，可采取扩大进入通道或设斜坡缓冲区；沉降区的长、宽比一般不小于4米，深度一般为2到3米；沉降后的清水经出水堰口流出；池底一般留有1%的坡度，沉积于池底的污物经排污管道排出系统。平流示为保证流速低于一定值和较大的溢流面积，必然需占用较大面积的土地，但池型及结构简单，运行。&&& 2、竖流式沉淀&&& 竖流式沉淀一般采用呈倒锥体形池，其中部设置锥面挡板或平行斜板。污水由中心或下部引入，经挡板分散或隔板减速而缓慢上升并经溢流口将清水输出，沉降物汇集于锥体下部经排污口排除。为了保证沉淀效果，斜板式沉淀池深度应为1.5到2米，污水流经时间约为30到50分钟，其净水能力约为每平方米每小时过水4到6立方米。&&& （五）养鱼池的排列及用水方式&&& 养殖池的建造应根据水流量、地势地形和养殖计划考虑总体布局。由于稚鱼比较幼嫩，抗病力差，所以稚鱼池应设置在靠近水源处。鱼池的排列有串联式和平行式两种，采取哪种方式要根据周年的水量变化和地形而定，这里我们所采用的是串联和平行池相结合的布局，串联池以两个为宜，最多不超过三个，倘若鱼池串联过多，后部池水质污染变坏，养鱼效果就会变差。&&& 流水养鱼的水利用方式大体上可以分为四种：一种是水由第一排池逐池流出，最后排出。第二种是在第二排或第三排池首再设一个水渠，新水和前排池水混合流入下一池中。第三种是每排池首都有一个注水渠，该渠既是前一排池的排水渠，又是下一排池的注水渠。第四种是单排单灌的形式，即每池都是单独进水，排出的水不再重复利用，而是通过池底的暗渠排出，这种方法养育效果最好，但是浪费水资源，结合实际，我们可以在这种方式的排灌环节中再设置一个过滤水泵。过滤水泵将最后流出的污水牵引回水泵，通过活性炭等过滤措施将处理过的水重新进入流水循环，再次利用。&&& 三、流水鱼场的总体布局&&& 建设流水渔场，应根据水流量、地势、地形和养殖计划考虑总体布局。一些专业的的养殖场都设有专门的采卵室和孵化室。&&& 采卵场所的面积不宜过大，一般在100平方米左右即可，室内可以建设若干个鱼池，每池面积10平方米左右，池深在40到60厘米。孵化室有时也被兼作采卵室，其面积大小要根据每年生产发眼卵量、稚鱼的培育数量而定，一般每年生产数百万粒发眼卵，培育百万尾稚鱼的孵化室，面积在200平方米左右。孵化室要建在靠近水源的地方，水质一定要清洁，不得有污物进入。室内地面要低于池面1到1.5米，使水能自行流入、排出，在孵化室进水一侧，高于池面1米处修一个水渠，也可以用水管代替，安装若干个注水阀。水源中若悬浮物或青苔多时需有沉淀池或安装过滤装置。&&& 这里提醒您的是，采卵和孵化技术要求很高，一般的养殖场都很难做到。所以如果条件和技术都不允许的情况下，建议您最好在一些专业的养殖场去购买鱼苗，这样不仅可以省去采卵室和孵化室的建设，也少了一些风险。&&& 总之，建设一个流水养渔场，每一项都要精打细算。尽量结合本地情况，充分利用本地资源。把握节约、以及合理的建设原则。经过我们系统和的设计，您就可以建造出一个流水养渔场了。但是这还不是流水养鱼的全部，一个合理有效的流水养鱼工艺还需要我们进行合理和科学的管理，达到养殖科学、经营有效的目的。这些就包括流水养鱼的生产规模确定，科学放养以及日常管理工作。这些我们将在流水养鱼下集为您详细的介绍。<img width='640' id="c_pic" alt="流水养鱼技术"
id=eWebEditor_TempElement_Img border=0 alt=流水养鱼 src='/skin/default/image/lazy.gif' class='lazy' original="/uploadfile/933.jpg" width=600 height=370>&&& 利用山区天然源头水或山谷型水库坝下流水，在人工砌筑的坑塘（鱼池）采用流水养殖的方法，就称之为流水。以上是对流水技术的介绍，希望对大家有所帮助。
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人的听觉系统包括哪些部分，其功能是什么
听觉器官包括：外耳、中耳、内耳、听神经及听觉中枢。在声音传导过程中，听觉器官的各部分均有不同的生理功能。
外耳包括耳廓与外耳道两部分。耳廓位于头部两侧，与头颅成30度夹角，呈不规则的浅喇叭形，其反射界面有利于声波的集中而增强声音强度。外耳道起自耳甲下部而止于鼓膜处，长约2.5-3.5厘米。整个外耳可以帮助收集传导声波，略有扩音作用。外耳还可以保护耳的深部结构免受外伤。
中耳包括鼓室、咽鼓管、鼓窦、乳突四个部分。鼓室的外壁为鼓膜，内有锤骨、砧骨、镫骨组成的听骨链、韧带、肌肉及神经（见图3）。鼓室各部分及咽鼓管在声音传导上起重要作用。声波传到鼓膜使鼓膜随声波的振动传至鼓室的听骨，由于鼓膜与听骨有变压扩音的作用，加之咽鼓管有节制的开放，维持中耳与外界大气压平衡，因此保证声波的正常传导。
内耳部分的听觉器官主要是耳蜗、前庭、半规管（见图4）。其中前庭、半规管是维持身体平衡。耳蜗主要是声音的感受，蜗管内有内外毛细胞及支柱细胞组成的螺旋器附着于基底膜上，螺旋器上有复膜，声波经前庭窗进入耳蜗变为液波时，基底膜随液波上下移动，复膜与毛细胞的听毛之间运动，使基底膜的神经末梢产生冲动，经神经纤维传导到中枢产生听觉。由于不同频率不同强度的刺激声兴奋不同部位的感受器，故在耳蜗可有声音、频率、时间强度的初步分析功能。
听神经及听觉中枢：听神经的耳蜗支，经过四个神经原的传导，到达大脑颞叶皮层即听觉的最高中枢。在皮层其他部位还有散在的听觉分析器。这些听觉中枢都具有分析声音的频率、强度、声源定位，复杂声的感受和识别。
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旋流喇叭形竖井泄洪洞水力学机理及应用
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