摘要：随着经济的快速发展，沿河快速路修建的步伐加快，河道内修建的桥墩越来越多。桥墩的存在，缩小了河流的流动范围，导致河水流动不均匀，当来流量过大时，由于行洪断面的缩小，会产生较大的桥墩壅水。壅水的影响在洪水期尤为明显，如果洪水量较大，桥墩的存在阻碍了泄洪进程，桥墩前产生的大量壅水会威胁路堤安全。并且桥墩壅水高度对桥下净空的要求和建筑物尺寸及布置都有很大的影响，所以对桥墩壅水的高度进行计算是非常有必要的。

首先对桥墩壅水的研究背景以及国内外研究现状进行了简要的回顾，然后对计算桥梁壅水高度的理论公式，水工模型试验以及数值模拟等理论方法进行了介绍。由于各个公式都有相应的适用范围和条件，所以桥墩壅水高度计算还没有一个广泛接受的公式。而水工实验所需要的成本相对较高，较为精细的实验较少，所以对复杂边界的三维流动难以作出精确地求解。

通过选用FLOW-3D软件，对其操作流程及应用进行了简单的介绍。建立了计算桥墩壅水高度的三维数学模型，通过已有的水槽实验验证该模型是否合理。结果验证了该模型能够模拟出桥墩壅水的变化情况，计算出桥墩壅水的最大高度值。这对桥梁设计具有一定的参考作用。

关键词：桥墩壅水；数值模拟；FLOW-3D

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪  论-1

1.1 桥墩壅水的研究背景及意义-1

1.2 桥墩壅水高度计算的国内外现状-1

1.2.1 桥墩壅水高度计算国外现状-1

1.2.2 桥墩壅水高度计算国内现状-2

1.3 研究目的与意义-3

1.4 研究内容以及技术路线-4

1.4.1 研究内容-4

1.4.2 技术路线-4

1.5 本章小结-5

第二章  FLOW-3D模型原理-6

2.1 FLOW-3D模型简介-6

2.1.1 FLOW-3D模型的典型应用-7

2.1.2 FLOW-3D模型的操作流程-7

2.1.3 FLOW-3D模型的计算流程-8

2.2 三维数学模型的建立-9

2.3 本章小结-10

第三章  桥墩壅水高度计算理论方法-11

3.1 数值模拟理论-11

3.1.1 雷诺-平均纳维-斯托克斯方程（RANS）-11

3.1.2 浅水方程(SWE)-12

3.2 物理模型试验-13

3.3 数值计算-13

3.4 本章小结-13

第四章  计算模型的建立及试验验证-15

4.1  FLOW-3D计算模型建立-15

4.1.1 水槽模型概述-15

4.1.2 模型建立过程-15

4.2 结果展示-19

4.3 本章小结-22

第五章  结论与展望-24

5.1 结论-24

5.2 展望-24

参考文献-26

致  谢-28