黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速试验

为了研究黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速的计算方法,在室内用U-PVC管道,以黄河泥沙为沙样,进行了90、110、125 mm三种管径、两种泥沙颗粒级配条件下,不同含沙量浑水管道输水临界不淤流速试验。结果表明:试验条件下,在含沙量、管径相同时,浑水中泥沙粒径越大,临界不淤流速越大;在管径、泥沙粒径相同时,含沙量越大,临界不淤流速越大;在泥沙粒径、含沙量相同时,管径越大,临界不淤流速越小。依据试验成果,利用回归分析方法建立了黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速计算公式。     

浑水管道输水灌溉的临界不淤流速研究

本文基于水流挟沙理论和悬移质泥沙悬浮效率系数研究基础,建立了浑水管道输水临界不淤流速计算公式,通过6组不同含沙量和4种规格管径的临界不淤流速试验结果,分析了不同含沙量、管径、泥沙粒径和密度等因素对临界不淤流速的影响,利用试验数据确定了泥沙悬浮效率系数计算方法,并对临界不淤流速计算公式进行了验证,结果表明计算公式具有较高的精度,计算值与实测值的最大相对误差为2.96%,能够满足管道输水灌溉工程的应用要求。     

高压输水管道泥沙淤积的试验研究

作者采用模型试验方法研究了万家寨引黄工程高压输水管道中泥沙的淤积过程，形态，分析了临界不淤流速及管道淤堵等问题，试验成果表明，在高压输水管道中，即使含沙量小，泥沙颗粒细，如果管道中流速小，也会出现泥沙淤积，但随着淤积增大，管道中流速也随之增大，只要正常运行，管道将不会出现淤堵，其临界不淤流速为0.9-1.0m/s。     

小浪底水库泥沙管道输送的阻力损失分析

阻力损失是管道水力输送的关键参数之一。本文基于小浪底水库的管道排沙试验,研究不同流速、粒径、浓度下管道输送的阻力损失,采用实测数据与已有模型对比分析的方法,选取拟合效果最好的模型。流速为2.08m/s时,阻力模型与费祥俊模型拟合最好,杜兰德模型次之。因此在试验参数确定中综合考虑费祥俊与杜兰德模型。在本次试验流量为620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为279 kg/m3(浓度10.53%)、中值粒径为0.0512 mm的参数组合下,管道排沙效果相对较好,月排沙量为4.15×104t;而基于本次试验条件,预测高浓度时的输沙情况,最佳输送参数应是流量620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为950 kg/m3(浓度35.85%)、中值粒径为0.0512 mm,月排沙量为14.14×104t。     

高含沙水流远距离管道输送技术试验研究

在小浪底库区内开展了抽沙试验工程布置、抽沙平台和输沙管线固定与移动、水下抽沙方法技术研究,探讨了水沙等因素对管道摩阻和输沙能力的影响,提出了管道输沙的技术参数。试验结果表明:1设计的抽沙试验总体布置方案能够满足运行需要;2现场试验管道内泥沙未发生淤积,均为悬移运动;3费祥俊模型的坡降计算值与实测值较为相近,其次为杜兰德模型;4流速为1.50~2.08 m/s、含沙量为950 kg/m3、中值粒径为0.040 9~0.061 2 mm时,管道排沙效果最佳;5高含沙水流远距离管道输送在试验设备和操作技术方面是可行的。     

渭河下游洪水冲淤特性及不淤临界流量分析

分析了渭河下游1974—2005年不同流量级和含沙量级的200多场洪水排沙比与洪峰流量的关系,结果表明:①渭河洪水可分为平均含沙量小于100 kg/m3的较低含沙量洪水、100~200 kg/m3的中等含沙量洪水和200 kg/m3以上的高含沙洪水;②渭河下游泥沙冲淤主要发生在洪水期,洪水期大流量洪水一般会发生冲刷,小流量洪水一般会发生淤积;③渭河下游洪水不淤临界流量约为2 000 m3/s左右,洪水平均含沙量在100 kg/m3以下和200 kg/m3以上时,洪水不淤临界流量分别为1 000、1 700 m3/s。     

东雷抽黄灌区低压管道输浑水应用研究

东雷抽黄灌区设计灌溉面积９０多万亩，有效灌溉面积７０多万亩，能运用低压管道灌溉的面积占４０％以上。本文通过在该灌区用低压管道输送浑水的现场应用试验、证实了低压管道输浑水不但节水、节能、少地、省工而且是可行的，管网不淤积。试验结果分析得出的低压管道输浑水的水力坡降以及临界不淤流速在含沙量、管径、泥沙容重等诸因素的影响下的变化规律给低压管道在浑水灌区的应用提供了可靠的参考依据。     

粗颗粒物料管道水力输送不淤临界流速计算

近30年来,固体物料的管道水力输送技术应用越来越广泛。在管道水力输送系统设计中,不淤临界流速是首先需要确定的重要参数,对确保管道安全输送具有重要意义。对于细颗粒物料,已有比较成熟的计算方法,但对粗颗粒物料,不同的计算式差异较大,给参数确定带来困难。在对已有的管道不淤临界流速计算进行比较分析基础上,探讨了颗粒浓度、粒径、密度以及管道直径等因素对不淤临界流速的影响,并分析了计算式结构的差异。整理不同学者针对粗颗粒输送的试验数据,重点分析了不淤临界流速随颗粒粒径加大的变化规律。基于量纲分析法,提出了粗颗粒在管道输送中不淤临界流速计算式,其计算结果与试验数据相对误差在10%以下,基本满足不淤临界流速计算的工程要求。     

黄河中下游沿线新增输送泥沙通道构想

黄河泥沙是华北冲积平原的主要地层构造成分,是黄河淤地造陆的主要来源。黄河下游长期维持的单股河道输沙方式,存在防洪安全和泥沙造陆之间的矛盾。维持下游河道堤防现状条件下,新增输沙通道能从根本上改变这一现象。结合管道输沙实践,描述了中下游沿河两岸管道输沙系统布置方式,对实施中涉及的工程规模、挟沙量、流速、输沙成本等要素作了简略计算,远距离输沙通道设计年输送沙量4亿t,水流含沙量300 kg/m~3,流速2 m/s,输沙成本22.86元/m~3。     

黄河高含沙水流的高效输沙特性形成机理(黄河下游河道存在巨大的输沙潜力)

利用黄河主要干支流渭河、北洛河、黄河下游及三门峡水库大量实测资料,结合高含沙水流流变特性分析得出:河道中的高含沙水流的阻力与低含沙水流相同,均可用曼宁公式进行阻力计算;由于黄河泥沙组成较细,d50=0.03~0.10mm,随着含沙量的增加颗粒的沉速大幅度降低,泥沙在垂线上分布变得更加均匀,当含沙量大于200kg/m3以后发生改变;从泥沙存在对水流结构,流速在垂线上的分布特性上分析,含沙量200kg/m3左右时输送最困难,并得到河道实测资料的证实。由于粘性的增大,粗颗粒泥沙在河道中也能顺利输送,洪水期实测含沙量可达800~900kg/m3,表现出高含沙水流的高效输沙特性;黄河下游艾山以下河段实测洪水的最大含沙量为200kg/m3,在流量2 000~3 000m3/s时,高含沙洪水均可顺利输送。利用河道输送高含沙水流入海的主要障碍是改造宽浅游荡河段为窄深稳定的河槽。     

Measurements of the sediment flocculation characteristics in the Three Gorges Reservoir,Yangtze River

The flocculation of fine sediments in the Three Gorges Reservoir (TGR) was confirmed in previous studies, but the flocculation characteristics have yet to be fully clarified. In this study, field measurements were conducted in the TGR to investigate the sediment flocculation characteristics. First, the instantaneous flow velocity and sediment concentration were measured through Acoustic Doppler velocimeter and sediment sampling. Then, the effective settling velocity was calculated based on the sediment diffusion theory to deduce the floc size and flocculation degree. Finally, the influences of particle size, flow velocity, and sediment concentration on flocculation were analyzed. Results showed that flocculation occurred in more than half of the sediments in the TGR, and the maximum flocculation degree was between 10 and 30. Flocculation weakened as particle diameter increased, with the critical particle size being approximately 0.018 mm, meaning that flocculation was unlikely to occur when the particle size exceeded the critical value. As the flow velocity increased, the flocculation degree first increased and then decreased, with the critical flow velocity being approximately 0.7 m/s, but the critical flow velocity increased with an increase in sediment concentration and tended to be a constant. The flocculation degree also increased with increasing sediment concentration and tended to be constant when the sediment concentration exceeded approximately 0.5 kg/m³. The results provide new information on the flocculation characteristics of the TGR and should be useful for understanding and simulating fine sediment transport in the TGR.     

论黄河干支流悬移质粒径与含沙量关系

黄河干支流资料表明，河流中悬移质泥沙粗细的变化既有随着含沙量的增加而变粗的，也有随着含沙量的增加而变细的。本文分析了黄河干支流泥沙粒径与含沙量关系的不同资料，提出了较大含沙量情况下泥沙粒径与含沙量的统计关系，解析和讨论了所推导出的悬移质泥沙粒径与含沙量的关系。     

人工降雨和放水冲刷条件下紫色土坡面产流产沙特征分析

采用可变坡的3 m×1 m土槽进行人工降雨和放水冲刷试验,在不同坡度(5°~20°)、不同雨强(0.6~2.5mm/min)和放水流量(1.6~7 m3/s)情况下,对紫色土坡面的产流产沙特征进行了研究。结果表明:放水冲刷试验中径流流速从坡上到坡脚表现出先增加后减小、逐渐增大和逐渐减小3种趋势,而人工降雨试验则恰恰相反,径流流速从坡上到坡脚表现出逐渐增大的趋势;15 min是2种试验方法产流过程稳定的临界时间;人工降雨试验径流含沙量稳定的时间介于5~50 min之间,放水冲刷试验含沙量稳定的临界时间为20 min。试验成果可为后续紫色土侵蚀相关研究提供数据支持。     

入流泥沙粒径组成对弱分层水体异重流及挟沙特性的影响

利用水槽设计水库分层水体模型试验,研究温度弱分层水体中不同入流泥沙粒径组成时异重流及其泥沙运动的特性。选用颗粒粒径0.01 mm、0.02 mm、0.05 mm的泥沙,开展了不同入流泥沙粒径组成条件下的异重流试验研究。在水温弱分层水库水体中,分析入流泥沙粒径组成的变化对分离点水深和间层流厚度的影响规律;不同泥沙粒径组成下,分析异重流在水库断面的泥沙浓度、较深的水域挟沙量变化规律;研究了泥沙沉淀量和悬浮量与入流泥沙粒径组成的关系。研究结果表明:在弱分层条件下,维持入流泥沙浓度3.75 g/L、入流速度0.005 m/s不变,异重流在水库中泥沙沉淀比例为29%~38%,泥沙在水库中的悬浮比例为46%~60%;粒径组成变化导致分离点深度和间层流厚度不同,颗粒粒径越大,分离点深度越深,间层流厚度越厚;异重流挟沙能力弱,水库淤积更严重,泥沙也会造成水库水浑浊;入库泥沙粒径越小,水库悬浮的泥沙浓度越大,水库的内源污染越大;当入库泥沙粒径较小时,宜在水库深水区取水,可减少水处理费用。研究成果可为水库取水、调水调沙提供参考。     

CALCULATION MODELS FOR THE SUSPENDED SEDIMENT TRANSPORT RATE

The calculation accuracy of the suspended sediment transport rate relies on that ofthe vertical distribution of the particle concentration,the particle velocity distribution and thereference concentration.In view of the limitations of the previons formulas for both the velocityand the concentration distributions,general expressions are introduced to the calculation of sus-pended sediment transport rate.Based on these analyses,a simple and practical calculation modelis given in the present paper.     

粗细泥沙挟沙能力研究

文中导出了均匀沙、非均匀粗细泥沙平衡和不平衡状态下的挟沙能力公式，反映出含沙量、来沙量、级配和粘性对挟沙能力的影响。     

CRITICAL UNIT STREAM POWER FOR SEDIMENT TRANSPORT

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡＮＤＬＩＴＥＲＡＴＵＲＥＲＥＶＩＥＷＩｎｃｉｐｉｅｎｔｍｏｔｉｏｎｉｓａｓｐｅｃｉａｌｃａｓｅｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔ ,ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｒａｔｅｏｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｚｅｒｏｏｒａｓｍａｌｌｖａｌｕｅｔｈｅｎ .Ｗｉｔｈｔｈｅｅｘｃｅｐｔｉｏｎｏｆｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃａｎｄｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈ ,ｓｅｄｉｍｅｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｑｕａｔｉｏｎｃａｎｂｅｅｘｐｒｅｓｓｅｄｉｎｏｎｅｏｆｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉ…     

兴化湾海域泥沙特征及地形变化分析

为了查明兴化湾海域泥沙特征及地形变化,基于2013年7月份兴化湾海域水文泥沙测验资料,分析了研究区域的泥沙分布特性,并结合兴化湾深槽历年实测数据探讨了悬沙运移对其水下地形变化的影响。分析结果表明:测区含沙量较小,本次测验平均含沙量为0.062 kg/m³,大潮的平均含沙量较大,小潮的平均含沙量较小;含沙量的涨、落潮变化明显,最大含沙量多出现在最大涨急时刻附近,最小含沙量多出现在最大落急时刻附近,表明测验海域泥沙受到的扰动较小;各测点涨潮输沙率占优势,但涨、落潮输沙率绝对值都很小;研究海域泥沙随潮流往复进出,总体上为涨潮流方向,即由东南向西北运移,这与江阴壁头附近的情况相吻合,即深槽宽度不断向两侧扩展,而海底水深稳中有冲,基本处于略有冲刷的平衡状态。     

远距离输沙明渠不淤流速的研究

我国河流含沙量高，引水明渠的泥沙淤积十分严重，但尚无确定输沙明渠不淤流速的有一定普遍意义的公式，早期对含沙量大小的影响考虑不够、后期不淤流速经验公式大多来自西北地区引黄灌渠的经验，适用于悬移质泥沙较细的情况、黄河洪水泥沙特性表明，含沙量越高、悬沙组成越粗，本文分析及试验验证，得到渠道的不淤流速表达式，充分反映了含沙量及其组成对不淤流速的影响，表明在其他水力因素不变时，输沙明渠不淤流速随着含沙量增加而变化，文中提出的不淤流速公式，可满足黄河高浓度远距离输沙明渠设计的要求。