引黄灌区不同灌溉方式的引水分沙特性及对渠道冲淤的影响

结合黄河下游引黄和灌区灌溉形式的运行工况,以渠道水流含沙量垂线分布和输沙能力为基础,深入分析了渠道引水分沙的特性及其对渠道冲淤的影响.在没有特殊防沙条件下,引黄含沙量一般小于黄河含沙量,约为黄河含沙量的0.86倍;在引黄灌区内,自流灌溉的支渠引水含沙量略低于或等于干渠含沙量,引沙级配相当或略细,引水灌溉将会增加干渠泥沙淤积.对于提水灌溉,若提水泵站进口布置在干渠平均含沙量水深以下,取水含沙量偏大,引沙偏粗,将会减轻干渠淤积;若把提水泵站布设在于渠中下段,可以通过调节提水泵站的引水量来控制干渠水面比降,减少干渠壅水机会,提高干渠输沙能力.     

尊村引黄渠道淤积问题思考与对策

黄河水流的特点是含沙量大，对于引黄渠道而言，减小或避免泥沙淤积是新建渠道和旧渠改造的突出问题。通过对运城尊村引黄渠道泥沙淤积问题进行调查分析，得出解决渠道泥沙淤积的具体办法，即改善渠首引水的含沙量，改变渠道边壁粗糙度，特别是采取工程措施，优化渠道断面是最有效的办法。     

水库异重流的三维数值模拟及影响因素分析

不同水沙条件下异重流的潜入位置以及潜入后流速和含沙量的垂向分布规律是研究异重流运动规律的关键要素,对优化水库异重流的排沙调度、提高水库运用效益等至关重要。本文利用SCHISM三维水沙数学模型对水库异重流水槽试验进行了数值模拟,结果表明模型能够得到符合实际情况的垂线流速和含沙量分布,且异重流潜入后的平均厚度、平均流速和平均含沙量均与实测值吻合较好。对异重流模拟结果的分析发现,入口流量和含沙量的增加造成异重流运动速度越快,而入口含沙量的减小和流量的增加会造成异重流厚度增加。异重流垂向流速和含沙量的无量纲化分布受到入口水沙条件的影响,表现在其与断面Froude数的相关性,Froude数越大,则最大流速点与河床的距离越小,最大流速越大;含沙量致密层的厚度越小,对应的含沙量也越大。此外,潜入点位置也受入口水沙条件的影响,表现在潜入水深与入口水深之比随入口Froude数增加而增加的定量关系,由此可以利用入口水沙条件预报异重流潜入的位置。研究结果不仅验证了SCHISM模型用于模拟水库异重流运动的优势,而且丰富和完善了关于异重流潜入点位置及流速和含沙量垂向分布受入口水沙条件影响的变化规律。     

再悬浮底泥污染物在水体中的分层释放特征

通过环形水槽实验,该文研究了水流条件和含沙量对悬浮泥沙污染物在水体中动态释放的影响。结果表明,悬浮泥沙污染物的分布和流速及泥沙浓度有着"亦步亦趋"的紧密关系,流速变化和泥沙浓度变化能明显地改变水体中污染物的释放特征。水流流速是改变水体污染物浓度分布的主要动力因素,水槽中清水和挟沙水流在流速的垂向分布上有着显著的不同,挟沙水流靠近水表面的流速比平均流速更大,近底流速更接近于平均流速。在一定的水力条件和含沙量条件下,悬浮黏性泥沙在水体中存在明显的分层结构,浓度突变点在水深的三分之一处,并随深度向水面及水底变小。污染物的垂向分布形成略滞后于泥沙浓度分层和水流流速分层,且污染物的垂向浓度分布更加均匀。水流的流速越大,泥沙污染物的分布随着深度的变化差异也越大;水体的含沙量越大,泥沙污染物的垂向分布越趋向于均匀。     

镫口扬水灌区总干渠泥沙特性及冲淤规律研究

引黄灌区渠首泥沙淤积影响灌区正常运行,而灌区特有的来水来沙特性又影响着渠道的冲淤变化。以镫口扬水灌区总干渠为研究对象,通过对2015年不同灌水期含沙量沿程和垂线分布、泥沙颗粒级配等特性进行研究,结合张红武泥沙沉速公式及起动流速计算方法,分析了总干渠泥沙沉速及起动流速的特征及影响因素。结果表明:悬沙中73.7%以上为冲泻质,沉速均小于0.002 m/s,春灌期含沙量在渠首段明显降低,导致泵站出水口至伊泰桥段淤积严重;春灌和秋灌中粗颗粒泥沙含量高,导致含沙量垂向分布较夏灌一水、二水明显变化大;受水温及粒径影响,春灌期泥沙起动流速呈现先减小后增大的规律。     

弱动力水流中粘性泥沙作用下水流流速沿垂线分布的试验研究

采用玻璃水槽试验的方法探讨了弱动力水流中粘性泥沙作用下水流在水流条件、含沙量及水质条件共同影响下,流速沿垂线的分布规律.结果表明:弱动力水流流速的垂线分布有其自身的特点,流量较大或含沙量较小时,都基本遵循对数分布规律;流量较小且含沙量足够大时,流速的垂线分布呈横向抛物线形,并出现明显的分层现象;此现象出现后,当含沙量较大、流量减小,或流量较小、含沙量增大时,流速极大值增加、位置向床面下移,流量较小、含沙量较大时,随着钙离子浓度的增加,流速极大值增大,且其位置更贴近床面.     

复式断面河槽流速横向分布及其对滩唇形成的影响

通过对水流微小控制体进行受力分析,建立了复式断面流速横向分布模型,该模型考虑了侧向副流惯性力的影响。采用实验资料对该模型进行检验,模型计算值与实测值符合较好。运用该模型计算了不同条件下复式断面流速和挟沙力的横向分布,并定量分析了横向分布特性对滩唇形成的影响。分析表明,水流漫滩时,复式断面的横向挟沙力变幅较大,尤其是在主槽和河漫滩交界处,挟沙力减小迅速,而含沙量减小相对较小,泥沙发生淤积,容易形成滩唇。单从水流挟沙力角度考虑,水流漫滩后水深越小、滩槽的糙率差越大,越容易形成滩唇。     

金盆水库上游降雨径流二维泥沙输移沉积模拟

为了探究降雨径流在不同流量、含沙量下对西安市金盆水库水体的影响规律,基于湍流流动模型,对2022年10月降雨径流时期西安市金盆水库上游的泥沙输移和沉积进行了数值模拟,并对所建立模型的可靠性进行了验证。通过对不同流量、含沙量下的径流进行模拟计算,表明在沿程前部断面处,流速越大底部含沙量越小;在沿程后部断面处,流速越大断面含沙量越高;径流含沙量越大,断面含沙量越大,泥沙分布厚度越大。因此,可以根据降雨径流时期来水的流量及含沙量分析泥沙输移沉积的过程,为水库的运行维护提供参考。     

长江口徐六泾断面近底悬沙测验及影响分析

近底悬沙浓度的确定对于研究床面泥沙的起动和输移具有十分重要的意义。基于双尾翼近底悬沙采样系统,选择徐六泾断面浅滩和深槽,在洪、枯季水文监测期间同步采集了距河床50 cm和10 cm的水样。现场实测资料分析表明：(1)浅滩和深槽含沙量垂向分布规律不同,浅滩泥沙粒径较粗且越靠近河床泥沙越粗,含沙量垂向分布呈“L”形,中上层水体含沙量变化较小,越靠近河床含沙量变化越大;深槽泥沙粒径较细,含沙量垂向分布较为均匀。(2)近底悬沙对浅滩和深槽的测验成果影响程度不同,计入近底悬沙后,浅滩处平均含沙量平均增幅为7.37%,深槽处平均增幅小于1%。(3)近底悬沙对测验成果的影响程度在时间尺度上有差异,计入近底悬沙后,含沙量一般情况下是增大的,但增幅不同,枯季大于洪季,落潮大于涨潮,大潮大于小潮。     

云南某水电站水库泥沙淤积数值模拟研究

水库泥沙淤积引起库区水位抬高,侵占调节库容,造成库容损失,且有害粒径对水轮机造成磨损,从而引起水轮机运行效率下降、出力和年发电量减小、检修间隔缩短和费用增大。以云南某水电站水库为例,利用非恒定一维模型对库区泥沙淤积形态、泥沙冲淤、过机含沙量等变化进行数值模拟。结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积,泥沙淤积对调节库容的影响较大;通过水轮机水流的含沙量较小、粒径较细,泥沙对水轮机的影响较小;泥沙淤积数值模拟与实测资料相符,因此采用非恒定一维模型进行泥沙淤积数值模拟是可行的,可有效地解决云南地区泥沙淤积数值模拟的难题。     

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。     

簸箕李灌区引水引沙条件的变化及其二干渠泥沙淤积特征

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了簸箕李灌区引水引沙条件的变化及其二干渠泥沙淤积分布问题。研究结果表明,簸箕李灌区引水过程的整体变化趋势为略有减小,引沙过程的整体变化趋势为减小,且引沙量减小的幅度大于引水量的减小的幅度。从长时段运行情况看,二干渠沙白段是以泥沙淤积为主,年内分配特征与引沙量年内分配特征一致,符合渠道多来多淤的基本原理。由于渠道沿程调整作用,2000年以后二干渠上游沙白段淤积加重,白杨以下渠段的淤积减轻。     

流速对雨洪水漫流下渗的影响分析

流速主要通过影响介质表面淤积层的形成来影响雨洪水下渗,介质表面淤积层的形成跟雨洪水的含沙量和泥沙的颗粒配比有很大关系。为使试验更接近于真实雨洪水下渗,通过以下两方面进行试验设计:一是设计、建立流动浑水模拟下渗仪,该仪器不仅能提供处于稳定流速和扰动状态的浑水,而且还能使浑水以漫流形式均匀流经介质进行垂直一维流下渗;二是收集和分析野外雨洪水,根据分析结果配置不同含沙量和颗粒配比的雨洪水水样。让配置的雨洪水水样分别在不同流速下流经单一中砂介质进行下渗,并在不同时段内测定下渗量,绘制下渗量大小随时间变化的曲线。分析曲线得知雨洪水进行漫流下渗时,在流速和颗粒配比一定时,含沙量越大,下渗量减小的越快,达到稳定所需时间越短,最终的稳定下渗量都相等;在流速和含沙量一定时,泥土百分比越大,下渗量减小的越快,达到稳定所需时间越长,最终的稳定下渗量越小;在含沙量和颗粒配比一定时,流速越大,下渗量减小的越慢,达到稳定下渗量所需时间越长,最终的稳定下渗量越大。     

黄河口汛期泥沙分布特征及其对水流结构的影响

本文以黄河口汛期六船同步测验取得的水文泥沙资料为基础，得到含沙量与流速的垂向分布经验式，据此了解黄河口汛期的泥沙分布特征：泥沙异重流的含沙量垂向分布很不均匀，随水深的增加含沙星迅速增加；流速随水深分布均匀，无论是上层清水还是下层泥沙异重流流速都较大。并利用室内粒度分析资料研究泥沙对水流结构的影响。     

长江口南槽粘性细颗粒泥沙环形水槽试验研究

粘性细颗粒泥沙在盐淡水混合区域遇电解质海水发生絮凝,从而改变了泥沙原有的沉降特性.选用长江口南槽悬沙,在双向环形水槽中进行盐度、含沙量、流速等不同条件下组合实验.结果表明:不淤流速与泥沙粒径密切相关,而含沙量、盐度等条件可以忽略,多种组合条件下均表现为50～60 cm/s;沉降速度随着断面平均流速的增大而逐渐减小;平衡含沙量与流速呈对数关系,低流速条件下盐度影响较大;泥沙的淤积百分比与流速表现为二次曲线关系,淤积量与盐度并非成严格正相关关系,而是与流速、含沙量等因素关系较密切,且在低流速情况下与初始含沙量关系不大.     

小浪底水库异重流潜入点特性分析

分析了异重流潜入点的外部特征、位置变化、边界条件、潜入区水流特性。结果表明:①淤积尾段高程逐年加高,使得潜入点上游的库底深泓点比降逐年减小,潜入点下游的则逐年增大;②潜入点垂线流速呈S形分布,垂线含沙量呈L形分布,最大值均位于库底附近;③异重流潜入点下移是水库泥沙淤积向坝前推进的反映。     

悬移质挟沙能力水槽试验研究

利用0.03 mm黄土和卵石碾成粉末制成的0.03 mm人工沙,0.06 mm黄土,0.13 mm黄沙,共计4种沙样,在槽长33 m,宽1.25 m,深0.5 m,可以调节坡度的钢板水槽内按系统试验方法进行饱和含沙量试验.进槽含沙量较高,含沙量沿程降低,底部泥沙淤积,形成沙波,待水流中含沙量在1～2 h内保持不变时,定义为极限或饱和含沙量.每次试验测定含沙量、流速、水深、水面比降、悬沙颗粒级配、槽底泥沙淤积比降、槽底泥沙颗粒级配等数据,探求细粒泥沙在一定条件下的饱和悬沙含量,即悬移质挟沙能力.试验观测及理论分析表明,在恒定均匀水流条件下,浑水悬沙饱和含沙量取决于悬浮泥沙的沉速、水流流速、水深、水力半径、水面比降、底部淤沙粒径各水沙因子.在寻求挟沙能力经验公式中,除水流本身紊动挟沙外,还应考虑底部含沙量,淤沙粒径,包括糙率(沙波高度)和底沙运动,对输沙的影响,所求得的经验公式包括Velikanov公式诸因子以及底沙受水流剪力流速和底沙粒径的比值的因子.天然渠道资料检验说明了公式的适用性.     

基于原型沙的三峡库区细颗粒泥沙冲淤模型试验研究

三峡水库常年回水区淤积物多为中值粒径在0.01 mm左右的细颗粒泥沙,按传统理论对此类细沙模型试验进行设计存在困难。提出了一种基于原型沙的库区细颗粒泥沙模型试验方法,流速比尺的确定考虑水深影响,泥沙冲淤时间比尺与水流运动时间比尺一致,含沙量比尺取决于垂直比尺和干容重比尺。黄花城河段2003-2011年以及典型流量水位组合下的泥沙模型试验结果表明,淤积厚度和平面分布与原型符合较好,初步说明该方法适用于三峡库区细颗粒泥沙运动的模拟。     

三峡水库2003年蓄水以来库区干流泥沙淤积初步分析

基于三峡水库2003年蓄水至2010年间的实测资料,对库区干流的泥沙淤积量、淤积分布及断面淤积方式进行了详细分析.结果表明,三峡水库干流河道泥沙淤积主要发生在常年库区内,平面上呈不连续分布,其断面淤积形态主要有三种.三峡库区干流泥沙淤积分布与河道的平面形态以及断面的平均水深和平均流速等参数关系密切,本文统计分析得出了发生泥沙淤积时断面平均流速与水深间的经验关系.     

大风浪期间淤泥质海岸实测含沙量影响因素研究

水体含沙量是计算淤泥质航道泥沙淤积强度的一个重要参数。依据三场大风浪期间的含沙量、潮流速、流向、波高和波向等实测资料,分析了含沙量与动力条件随时间的变化过程。结果表明大风浪过程中的含沙量垂线分布与正常天气下的有着本质区别,采用挟沙力公式计算的挟沙力均值可以用来代表风浪期间的平均含沙量,但难以反映含沙量的实际变化过程。含沙量除受波高、流速影响外,还在很大程度上受流向与波浪传播方向的夹角的影响,以及床面泥沙特性的影响。床面泥沙特性在风浪过程中不断变化造成了仅考虑动力条件的挟沙力与实际含沙量的较大差别。