溪洛渡水电站人工骨料加工系统给排水设计

水利水电工程砂石加工系统生产废水处理技术是水电工程行业研究的重点,至今未有一套成熟、可靠、经济的工艺,难点是废水含泥量高,间歇排放废水造成粗细颗粒相间分层,采用一般高浊度水处理工艺难以完成污泥脱水,借鉴已往经验,本工程废水处理设计中,尤其是马家河坝人工细骨料加工系统应用美国Krebs公司生产的旋流器和Sizetec强力脱水筛对粗颗粒进行分离,设置辐流沉淀池对废水进行污泥浓缩、箱式压滤机污泥脱水,取得一定效果。     

砂石骨料加工废水电絮凝处理实验研究

针对利用传统絮凝沉淀法处理水电工程砂石骨料加工废水效果不理想的问题,通过室内实验研究了电絮凝处理砂石骨料加工废水中高浓度悬浮物的性能,并优化了相关的工艺参数。结果表明,铝适合用作电絮凝阳极材料,最佳电流强度和电解时间分别为0.08 A和4 min,初始悬浮物浓度宜控制在50 000 mg/L以内。电絮凝前,自然沉降能够有效去除粒径在8 μm以上的悬浮颗粒和总体悬浮物负荷,最佳的自然沉降时间为2 h。通过比较絮凝前后及自然沉降后的悬浮物颗粒粒径分布,发现电絮凝对粒径1~2 μm的细颗粒去除性能优异。若采取沉淀+电絮凝的措施,对砂石骨料加工废水高浓度悬浮物的处理效果更佳。     

人工砂石加工系统废水处理工艺设计及应用

针对水电工程砂石加工系统高浊度废水处理工艺存在的排泥管道淤堵、清渣困难、废水澄清及泥渣脱水效果不理想等问题,结合本工程砂石加工系统生产工艺及废水处理目标,设计并采用了“机械预处理+辐流沉淀+高压隔膜压滤机脱水”废水处理工艺,在参数设计、设备选型及配置上考虑一定的裕度。废水处理设施建成后运行稳定,废水处理指标满足行业回用标准且实现了“零”排放,对类似水电工程砂石加工系统废水处理具有借鉴意义。     

苏州某自来水厂排泥水处理系统运行优化试验研究

为提升自来水厂排泥水处理系统运行效率,降低水厂耗水率,开展排泥水预处理试验和浓缩池动态模型试验.结果表明:与预处理前相比,投加0.3 mg/L阳离子型PAM,可以使排泥水中粒径小于5μm的颗粒占比减少22％,粒径大于10μm的颗粒占比提高110％,颗粒沉降速率提高20％,上清液浊度下降75％.根据浓缩池动态模型试验结果...     

输水暗涵水气两相流数值模拟

本文建立了耦合VOF法的三维非稳态水气两相流k-ε模型，同时考虑了沿程壁面粗糙度的影响。结合南水北调东线一期工程济南段进行了输水暗涵水气两相流数值模拟。首先与水工模型水深和流速分布的试验结果进行了对比分析，吻合较好；其后重点分析了实际工程中输水暗涵下卧段的流场情况，结果表明：下卧段入口和出口处水流过渡较好，与下卧段水工模型试验观察到的现象一致；在过流断面上，流速是非均匀的。此外还模拟得到了输水暗涵沿程水深分布情况，总体上水深呈下降趋势。     

水电工程砂石系统生产废水处理工艺优化研究

针对目前水电工程砂石加工系统生产废水主流工艺存在的问题,现场采集了白鹤滩水电站和乌东德水电站两处废水原样,利用数值模拟、现场及室内实验等多种方法对废水处理工艺主要流程进行了优化。研究表明:模拟预测两级石粉回收预处理总回收率可达60%左右,较单级回收率提高约50%;投加合适的药剂可大大改善废水絮凝沉降性能,当固体颗粒粒径较小时联合投加聚丙烯酰胺(PAM)和氧化钙(Ca O),静水沉速可提高约11倍。泥渣脱水调理剂在药剂类型和药量方面均与前端絮凝沉淀流程中所投加药剂具有一致性,而且"前端一次加药"工艺是可行的。将"隔膜压榨+进气穿流"工艺引入压滤脱水工艺中,单机工作循环时间减少67%的同时,泥饼含水率可降低至15%左右。     

田间便携式短喉槽水力特性试验研究

结合临界流原理,提出适用于灌区田间进水口水量计量的新型量水设备——田间便携式短喉槽,以满足量水槽结构简单、水头损失小、量水精度较高、流量计算公式简明的要求。田间便携式短喉槽是一种喉道宽度为76 mm、槽底为平底的短喉道量水槽。在自由出流、淹没出流两种工况下对不同流量下的水力特性进行试验研究,结果表明:该量水槽过流顺畅,量测流量最大可达40 L/s,能够满足灌区末级渠道的量水要求;断面流速分布为中间流速大、两侧流速较小,且自由出流工况下的流速略大于淹没出流工况下的流速;水头损失较长喉槽的小;根据对弗劳德数的分析得到临界水深断面位于喉道后半段;通过回归分析得到田间便携式短喉槽的上游水深—流量计算公式,其最大测流误差为9.16%,满足灌区田间量水精度要求。     

长江水源水厂排泥水处理研究

对长江水源水厂排泥水处理进行了研究,确定了长江水源水悬浮固体含量与浊度的关系,对水厂干泥量和排泥水总量进行了估算;通过动态浓缩试验,确定了斜板浓缩池运行优化条件;测定了排泥水的颗粒粒径分布、固体成分组成和污泥比阻;并简要介绍了污泥机械脱水和泥饼处置方法.     

粗糙床面明渠水力特性研究

粗糙床面非均匀流的水槽试验表明，非均匀流断面的垂线流速分布需用两个对数公式分别描述；粗糙床面的流速分布较光滑床面不均匀；非均匀流的紊流度分布随相对水深的增大而趋于均匀；粗糙床面非均匀流糙率系数的变化规律与光滑床面近似。     

宽窄复式河道水流运动特性的试验研究

在分析水槽试验资料的基础上，首次对宽窄复式河道的滩槽过流能力、断面平均流速、垂线流速及横向分布等水流运动特性进行了研究．研究结果表明，宽窄复式河道的主槽流量随着滩槽宽度比的增大而减小，滩地流量随着滩槽宽度比的增大而增大；水流发生漫滩之后，随着水深的增加，主槽流速先减小后增加，滩地流速不断增加，二者的变化幅度与滩槽宽度比有关；在大部分区域内垂线流速偏离对数分布，主槽一般偏小，滩地偏大；垂线平均流速沿横向分布与一般复式河道相似，但滩槽流速差别减小．     

高海拔地区台阶式溢洪道水力特性研究

为了探究高海拔地区台阶式溢洪道水力特性,对坝顶位于海拔 2 586.0 m,斜坡角度 θ=32° 的某大坝台阶式溢洪道进行了模型试验。通过改变来流流量,研究了 3 种不同工况下溢洪道台阶竖直面及水平面时均压强、水面线、流速、脉动压强等水力特性。结果表明:在 3 种试验工况下,台阶式溢洪道不仅具有较高消能率,而且不会发生空化空蚀破坏;溢洪道竖直面及水平面压力沿程为跳跃式分布;水深及流速在台阶溢洪道上达到某一值后,基本稳定。该结果可为高海拔地区的台阶式溢洪道优化设计提供参考依据。     

明流脉动压强特性对自掺气发展影响试验研究

通过系列模型试验,采用脉动压强仪和针式掺气浓度仪,在不同初始流速与水深条件下详细测量了陡槽自掺气水流沿程各断面掺气浓度与脉动压强,重点分析了脉动压强与掺气浓度分布之间的相关关系,以及断面平均脉动强度对掺气区气泡扩散的影响。试验结果表明:随着明渠水流自掺气沿程不断发展,同一个断面上的脉动压强从断面底部至自由面呈现出先增大后减小的趋势,其中最大值位于断面掺气扩散区;断面平均脉动强度呈现沿程逐渐增大的变化趋势;在不同来流流速、水深及雷诺数条件下,自掺气水流断面平均脉动强度与断面掺气扩散区域之间呈现良好的相关关系。     

高浓度含砂废水旋流器分离效果试验研究

水力旋流器是砂石加工废水预处理环节的重要设备,其性能直接关系到整个废水处理系统的成败。目前,水力旋流器的运行管理主要是经验性的。为揭示进口压力、进料浓度等操作参数和旋流器规格等关键因素对预处理效果的定量影响,以直径250 mm和150 mm 2种原型规格水力旋流器为对象,开展不同影响参数下砂石废水分离效果试验研究。结果表明:进口压力达到约 0.10 MPa后,进一步增加进口压力,底流产率增加缓慢;进口浓度增加,底流产率反而下降;直径250 mm底流产率低于通常设计值,是部分废水处理工艺运行不畅的原因;直径150 mm旋流器浓缩效果较差,底流浓度低于后续高频脱水筛的入筛浓度要求,这2种直径的旋流器均不推荐单独采用。采用直径200 mm旋流器或将直径250 mm与150 mm并联运行的方式可以解决现有砂石废水预处理环节中存在的问题。研究成果可为砂石加工废水处理工艺预处理环节的设计和运行提供借鉴。     

进鱼口水深超高时竖缝式鱼道允许水位差

若鱼道设计不当，进鱼口水深超高会影响诱鱼效果，从而降低鱼类上溯率。依托某实例工程建立鱼道整体数学模型，对鱼道流速、流态、水面线等进行研究，探究进鱼口水深超高时鱼道上下游允许水位差。研究发现，壅水工况，上游段水深与出鱼口水深一致，流速稳定，下游段水深开始缓慢增加直至达到进鱼口水深，流速随之减小，出现极小值；坡度越陡，出鱼口水深对允许水位差的影响越大，坡度相同时允许水位差和出鱼口水深呈正线性相关，随出鱼口水深增加，允许水位差变大；出鱼口水深越大，坡度对允许水位差的影响越小，出鱼口水深相同时允许水位差和坡度也呈正线性相关，坡度越陡，允许水位差越大。通过多元线性回归法，将试算数据整理为以坡度和出鱼口水深为自变量的允许水位差求解公式。研究成果可为大幅提高鱼道适应水位变动的能力提供技术支持。     

黄河下游滩区含植物水流运动及阻力试验研究

含植物水流运动规律是研究黄河下游滩区防洪的重要内容。通过开展水槽试验，测量不同水深、比降、含沙量条件下的流速分布，研究了黄河下游滩区代表性植物作用下的水流动力特性及阻力变化规律。研究结果表明，植物在非淹没情况下，纵向流速随相对水深增加，表现为先增后减；在淹没情况下，纵向流速沿垂向呈三区“S”形分布特性；相对紊动强度的沿垂线分布特点与纵向流速基本一致，但含沙量越大，水流纵向紊动强度越小。在相同比降条件下，植被糙率随佛汝德数的增加而减小；而佛汝德数一定时，植被糙率与比降成正比；相同比降条件下的植被糙率随含沙量的增加而减小。     

双向环形水槽流速分布规律试验研究

环形水槽以其能满足细颗粒泥沙沉降所需的距离要求、无流入口和流出口的影响已被广泛使用在细颗粒泥沙运动规律的研究中。为最大程度地削弱横向流,采用环形槽、剪力环同时反向旋转,拟合出剪力环和环形槽的最佳转速比曲线,并在清水率定的过程中采用旋浆式流速仪测量不同水深、多级转速下环形水槽的分层流速。试验数据表明环形水槽中线处垂线流速分布呈S型,流速在边界处有较大的梯度,在流场中心区域分布较均匀,可用三次函数进行拟合。流速沿槽宽呈线性分布,由外壁向内壁递减,使得各断面流速分布相同,可以模拟无限长直水槽。     

芦苇密度与阻力的关系

实测了模型芦苇丛中流速沿水深的变化，结果表明流速为常数的假定是可以接受的；基于流速为常数，在理论上得到了植株密度和糙率的关系，实验结果证实了它是正确的；实验结果还证实了在试验的芦苇密度范围内单株的综合租力系数和植株密度无关，并给出了CD和n的换算关系。     

管袋坝芯砂体沿袋间接缝运移规律试验研究

采用室内模型试验与图像分析相结合的方法对单向水流作用下管袋坝芯砂体破坏并沿袋间接缝流失的相关问题进行了较为系统的研究。结合颗粒运动特点和水流水力特性变化特点阐明了单向流作用下颗粒运移模式，包括沟槽模式和全断面整体推移模式两种类型；探究了砂箱（坝芯）砂体失稳区域，试验表明砂箱内的砂体失稳区域主要集中在砂箱出口上部倒锥体区域；详尽地分析了颗粒在管路（袋间接缝）中的运移规律和沟槽的形成特点，发现颗粒运动路径主要集中在管路上表面附近区域，运移过程表明颗粒与水流之间的相互作用贯穿砂体破坏及颗粒运移的整个过程；并分析了管路颗粒运移过程中不同颗粒的空间分布特点。     

湿陷性黄土地区明渠陡槽加墩消能工优化试验

明渠陡槽加墩是一种高效消能工布置方式,在特定条件下具有很高的技术竞争优势,但目前国内相关研究甚少。针对甘肃庆阳小崆峒沟雨水下塬排放工程的明渠陡槽加墩段进行了1∶30大比尺水工模型试验研究,试验发现初步方案沿程水流流态不稳定,存在向外泼溅溢出现象,危及黄土边坡的结构稳定。为此对初步方案进行了优化研究,试验发现,通过缩短消能墩排距,可以显著减小水面波动,使沿程水深分布均匀,流速降低,沿程不再出现水流向外泼溅溢出现象。消能墩排距由H/i缩短至0.5H/i后,在最大设计流量工况下,水面波动减小72.5%,平均流速降低40.1%,总消能率由87.9%提高至94.6%。     

基于SPH法的正弦形消力池底板水跃现象数值模拟

利用光滑质点水动力学法(SPH方法)对正弦形消力池底板上的水跃现象进行数值建模,共模拟2种波形5种工况。将SPH方法的模拟值与已有文献的试验值作对比,验证数值模型及数值方法研究此类问题的可行性和适用性,并分析水面线、流速分布、跃长、共轭水深、消能率等水跃特性的变化规律。结果表明:SPH方法模拟结果与试验结果吻合度较高;水跃段流速分布不均匀、自由表面波动较大,且流层间存在相对运动从而形成旋滚,同等条件下随着弗劳德数的递增,掺气量和自由表面破碎现象越来越剧烈,旋滚的影响范围逐渐变大;正弦形底板消能率较光滑底板提高10%左右且所有工况消能率均在47%以上。