弯道溢流堰"留粗排细"效果分析

对2004年黄河小北干流连伯滩放淤试验布设的弯道溢流堰的"留粗排细"效果进行了分析,结果表明①在溢流堰正常运用时段,溢流堰具有较好的"留粗排细"作用,并使下游断面的粗沙含量有所增大;②经溢流堰分流的含沙量和d＞0.050 mm的粗沙含量明显小于弯道内各断面,偏小20%～35%,d＜0.025 mm的细沙含量则大于弯道内各断面,偏大15%～30%;③弯道一的弯道环流特性显示得比较稳定,而弯道二的曲率半径较小,对流量的变化比较敏感,在运行过程中反映出一定程度的不稳定性.     

弯道悬沙特性试验研究

本文重点研究弯道悬沙水流的水力特征和泥沙特征变化以及弯道半径对其影响。试验表明,弯道悬沙水流水面横比降与清水相比略有差异,悬沙水流较清水时弯道水面横比降小,弯道半径越大,差异越小。水流入弯道后,水流流速、水流含沙量以及悬沙粒径均进行了重分布。弯道凹凸岸最大流速调整位置随弯道半径的减小而下移。弯道内凸岸含沙量逐渐增加,悬沙粒径也逐渐增粗,在弯道末端断面,凸岸含沙量与凹岸含沙量比值达到最大值,相应凸岸悬沙中值粒径与凹岸悬沙中值粒径比值也达到最大。弯道半径不同,泥沙在横向调整程度也不同。     

圆中环沉沙排沙池溢流堰结构优化试验研究

圆中环沉沙排沙池是一种新型的二级泥沙处理设施。根据原有的与圆中环沉沙排沙池有关的基础理论和试验数据可知,环内泥沙沉降与环内流速成反比;因溢流堰越长,平均流速越小,故溢流堰长是圆中环沉沙排沙池有利于沉沙的重要原因。为减小环内平均流速,增加溢流堰长度,对原有的圆中环沉沙排沙池物理模型进行结构优化:将原有的光滑圆环溢流堰调整为迷宫堰,以增加溢流堰长度,减小环内水流流速,提高其沉沙效率。试验结果表明:迷宫堰式溢流堰长是原堰长的1.48倍,流速减小,有利于环内泥沙沉降。     

透水斜槛对溢洪道泄槽弯道水流改善效果试验

为了探索透水斜槛对溢洪道泄槽弯道水流的改善效果,在弯道底板布置了5道斜角45°透水率分别为27.9%、37.9%、49.5%的透水斜槛进行了模型试验。利用试验结果,计算了弯道横断面水面均匀度及提高率、凹凸岸水面差及减少率等指标,以此分析不同透水率斜槛、不同流量条件下弯道段水流的改善效果影响。结果表明:弯道设置透水斜槛后能够改善弯道水流,提高弯道水流均匀度,降低凹凸岸水面差;透水率对水流改善效果有影响,在相同流量情况下,透水率越小,斜槛对水流改善的效果越好;斜槛改善水流的效果随流量变化,流量越小,改善效果越明显。但就弯道横断面水面均匀度改善效果而言,不同透水率、不同流量之间相差不大。     

迷宫堰型圆中环沉沙排沙池的沉沙特性研究

通过对迷宫堰型圆中环沉沙排沙池进行物理模型试验并对比两种堰型的沉沙效果,得出其含沙量与沉沙的改善效果。迷宫堰型圆中环沉沙排沙池的含沙量沿垂向和径向的分布规律与光滑薄壁堰基本相同,并以流量Q=4.09 L/s(对应原型流量3 m3/s)时中心出水环不加高状态为例进行沉沙分析,得出溢流堰边壁内侧的平均含沙量比光滑堰的减小了16.5%,沉沙中小于0.1 mm的细颗粒泥沙明显增多,其中值粒径减小14.09%,出口沉沙的中值粒径相应减小了11.19%,说明调整为迷宫堰后能够有效地提高悬移质泥沙沉降率。     

多弯道溢洪道水力特性研究

溢洪道是水利枢纽中一种重要的泄水建筑物。在工程设计中,常因地质、地形等条件的限制,而把平面布置设计成单弯道、双弯道甚至多弯道的形式。由于惯性离心力和大坡降的共同作用,常会产生弯道急流冲击波,水流水力特性极为复杂。针对多弯道溢洪道的水力水流特性,结合龙屯水库溢洪道的工程实践进行了水工模型试验,得到了不同工况下的溢流堰泄流量、水面线、断面流速、消能率及沿程压力分布,并对溢洪道水流流态存在的问题进行了分析。     

河水滴灌重力沉沙过滤池物理试验研究

农业高效节水技术在新疆地区发展很快,但作为主要供水水源的地表水含沙量较高,影响了该技术的广泛推行。为此,需要研究能有效处理地表水泥沙、满足滴灌水质要求、投资相对较少的除沙装置,河水滴灌重力沉沙过滤池比较好地解决了这一问题。以河水滴灌重力沉沙过滤池为研究对象,通过物理试验研究沉淀池长25 m,侧向溢流堰长分别为5、3、2 m的沉沙过滤池除沙效果,结果表明:在沉淀池长25 m的工况下泥沙总处理效率可达50%以上,侧向溢流堰长度选取3 m比较合适,满足出池水质要求的进口最大含沙量约为1.5 kg/m~3。     

溢流槽对沉沙池溢流堰长度的影响分析研究

通过在沉沙池溢流堰区加设溢流槽对传统沉沙池进行了改进,以增加沉沙池溢流堰有效长度,降低出池水流含沙量;在模型试验基础上,分析了溢流槽对溢流堰长度的影响关系,得出了溢流槽长度与溢流堰水头之间的定量关系式,经实测资料验证,该关系式实测值和计算值符合较好,可以用于实际工程溢流槽的设计;为了验证理论分析和模型试验结果,开展了传统沉沙池和改进后沉沙池泥沙沉降的原型对比观测试验,结果表明:在沉沙池溢流堰区加设溢流槽后,沉沙池末端淤积泥沙中细颗粒所占比重大于传统沉沙池,同时末端水流含沙量明显小于传统沉沙池,充分说明溢流槽对提高沉沙池泥沙沉降效果的作用.     

弯道处溢流坝闸孔水流水力稳定性分析及优化

为研究弯道对溢流坝闸孔水流水力特性的影响,探求弯道处水流进入闸室运动状态的优化措施,以某水库弯道处溢流坝为例建立物理模型。通过对不同流量级下试验数据分析,探讨弯道处某水库溢流坝闸孔挑流对左右岸稳定性、闸孔泄流能力的影响,同时运用 Flow-3d 软件设置导墙措施进行优化数值模拟。结果表明：水流在闸室以螺旋式向下泄流,且在闸室及溢流面上左右碰撞和交汇,使得水流极其不稳定,对左右岸稳定影响极大且降低闸孔泄流能力,对相邻闸孔泄流量增大值的幅度有所减小,最大差值从 1.95 m3/s 降为 0.95 m3/s;设置导墙可以有效减缓弯道对闸孔挑流的水力稳定性的影响,提高闸孔水流泄流能力,为弯道处溢流坝建设提供理论参考。     

基于CCHE的重力沉砂池结构布置参数比选研究

为了提高重力沉砂池水沙分离效率,对重力沉砂池相关结构参数进行优化使各项结构参数取得较优值,并研究了侧向溢流堰长度与位置对重力沉砂池最终水沙分离效率的影响,且取得较优的侧堰长度与位置。基于CCHE软件采用混合掺长紊流模型建立CCHE2D重力沉砂池数学模型,得到重力沉砂池内水流流速、泥沙沿程分布及最终水沙分离效率,在已有研究成果基础上分析得到较优的重力沉砂池侧向溢流堰长度及位置。研究结果表明:改变侧向溢流堰长度及位置可将传统重力沉砂池水沙分离效率显著提高。当溢流堰长度取4 m并向上游移动1 m时可将水沙分离效率提高至71.20%。当侧向溢流堰向上游移动一段距离可以阻挡由沉砂池末端产生回流、漩涡等流态而卷起的泥沙,避免其流向清水池,从而提高重力沉砂池水沙分离效率。移动距离不可过前,否则距离过于靠前由于沉砂池边壁的阻挡容易使沉砂池末端形成一段"死水区",使沉砂池有效沉降距离减少,从而降低重力沉砂池水沙分离效率。     

位山灌区重力沉沙过滤池泥沙运动规律分析

本文以位山灌区为例,采用模型试验法,对重力沉沙过滤池的泥沙运动规律进行了对比分析。结果表明:含沙量沿程呈"快速下降—缓慢稳态下降—回升"的变化特点,底层含沙量1/2水深处含沙量表层含沙量;溢流堰越长,含沙量脉动现象越明显,溢流堰长3m时的堰前含沙量最小;沉淀池越长,同一水深层面处的含沙量越小;当沉淀池长20m、溢流堰长3m时,沉降截沙效果最佳,此时粒径大于0.1mm的泥沙大部分沉积于沉淀池内;溢流堰可以向沉淀池方向稍微移动一定距离以防止旋流、回流再次搅动泥沙。研究成果对于灌区的沉沙过滤池设计具有一定的指导意义。     

沟水坡水库溢洪道弯道水流及消能试验研究

沟水坡水库溢洪道除险加固工程受地形条件限制体形复杂,涉及弯道、收缩等复杂的水力学问题,为了验证原设计方案的合理性,采用几何比尺1∶50的正态水工模型系统研究了溢洪道的泄流能力、流态、流速、压力及下游消能防冲情况等。针对弯道水流和下游消能不佳的问题,通过在溢流堰段增设导流墩,使水流分布均匀且主流居中,流态较原设计方案明显改善,不仅消能效果提升显著,而且减少了水流对右岸边坡的淘刷。     

透水斜槛参数对溢洪道弯道水流改善效果的影响

为研究溢洪道泄槽弯道布置不同透水斜槛的水流改善效果,进行室内水工模型试验,对不同透水斜槛方案的弯道水流改善效果进行分析比较。结果表明:弯道布置透水斜槛能够改善水流条件,提高弯道水面均匀度,减小横断面水面差;当透水斜槛较高、条数较多而流量又较小时,将出现弯道凸岸水面高于凹岸的现象;利用回归分析方法,建立了考虑透水槛高、斜槛条数及透水率等参数的弯道水面改善效果预测模型,可供工程设计参考。     

圆中环沉沙排沙池流速分布规律试验

对一种新型沙水分离装置——圆中环沉沙排沙池进行模型试验研究,对8个径向测试断面的清水流速在径向、垂向和环向的分布进行了测试。试验结果表明:圆中环沉沙排沙池的流速及流速梯度在环向呈不均匀分布,尤以180°径向测试断面流速及流速梯度最大;流速及流速梯度在径向与半径成反比,表层水流流速大小垂向分布与水深成反比;在距离圆心1/2半径以内水流紊动较强,其余半径范围水流紊动弱;中心出水环处流速大小与溢流堰内侧最大相差7.3倍,溢流堰长度是中心出水环的15倍。认为圆中环沉沙排沙池具有较好的沉沙条件的重要原因是溢流堰长度大。     

受潮汐影响的镇江内湖水沙通量研究

内湖与长江直接相通,在径流与潮流双重作用下,其水量、悬沙交换规律复杂多变.本文建立了内湖二维水流-悬沙耦合数学模型,在有限体积法框架下应用通量差分裂(FDS)格式计算模型中各跨单元边界的数值通量,基于内湖野外同步监测数据对模型进行了率定验证;选择典型年及典型潮汐过程,对不同时间尺度下内湖与长江水沙交换过程进行数值计算,结果表明:内湖水流通量、悬沙沉积量年际、年内分布较不均匀,丰水年内湖水流通量及悬沙沉积量明显高于平水年、枯水年;各典型年内,水沙交换量主要集中在洪季5月至10月,洪季水流通量与悬沙沉积量分别约占全年总量的90%与95%;内湖洪季全日潮水流通量约8 292.3万m3,悬沙沉积量约1 344.1t,明显高于枯季;潮汐作用对内湖水沙交换影响较大,在全潮最低水位时刻,内湖水流通量最小但悬沙沉积量却达到最大.     

琴键堰增设护墙对泄流能力影响的模型试验研究

为探究在堰顶增设护墙以及护墙高度对琴键堰泄流能力的影响,通过模型试验对比分析了8种不同高度护墙琴键堰的泄流能力,并通过数值模拟对5种不同高度护墙琴键堰各溢流前缘的泄流量、水面形态以及流速分布等特征进行了分析。结果表明:相较于基础体型,增设护墙提高了进口和出口宫室的泄流效率和泄流量占比,提高了侧堰泄流量,减少了侧堰溢流碰撞,提高了水流下泄流速,从而提升了琴键堰的泄流能力;增设护墙高度为堰高的13%时,泄流能力提升最大,当相对水头 H/P<0.20、0.20相似文献   

基于遥感信息的杭州湾表层悬沙浓度变化趋势研究

采用杭州湾1988-2014年的Landsat-TM/OLI遥感影像,结合实测水体光谱和同步悬沙取样数据,构建表层悬沙浓度遥感定量反演模式,开展表层悬沙浓度反演并讨论其时空变化特征。结果表明：构建的定量反演模式精度良好,揭示了杭州湾表层悬沙浓度的时空多变性;年际趋势显示,洪季近二三十年来杭州湾湾口北部水域表层悬沙浓度减少约40%～50%,其他水域相对较稳定;与洪季不同,枯季表层悬沙整体呈现减小态势,减小幅度为30%～40%;长江入海泥沙减少、滩涂围垦、沿岸水流以及长江口外泥沙源的共同作用是表层悬沙浓度年际变化的主要影响因素。     

河流弯道取水口河冰动力学模型的建立方法

为保障河流弯道取水口在冰期的安全、稳定运行,以黄河内蒙古段某电厂弯道取水口为研究对象,研究建立了河流弯道取水口河冰动力学模型.研究主要分为实体模型试验、数学模型开发及调试、优化排冰方案3个步骤.实体模型试验的目的是研究弯道取水口处水流的运动特性及其对河冰运动的影响,分析河冰在弯道处的运动规律及积累过程;数学模型主要包括水流非恒定流模型和冰动力模型,通过模拟不同工况下河冰的运动情况来不断优化和完善数学模型;优化排冰方案是通过运行不同的导冰筏设计方案确定出合理的设计结构,最终提出针对不同弯道取水口的合理、有效的排冰模式.     

基于正交设计的黄池沟退水道弯道体型优化的数值模拟分析

为探求黄池沟退水道弯道的合理体型,采用正交设计与数值模拟相结合的方法研究了体型参数对弯道水流的影响。选取弯道宽度、弯道曲率半径、纵向坡度3个主要影响参数按正交试验设计,确定了9组正交试验方案,利用经水工模型试验结果验证的数学模型对正交试验方案进行模拟,分析了体型参数对弯道及下游陡坡段横向水位差的影响。结果表明,3个体型参数影响作用由大到小依次为纵向坡度、弯道宽度和弯道曲率半径;坡度为显著影响因素,且平坡最佳,弯道曲率半径和弯道宽度影响不显著,据此推荐合理体型参数为坡度取0,弯道宽度和弯道曲率半径采用原设计值。     

弯道环流悬移质横向输沙公式研究

为解决现有的弯道悬移质横向输沙公式形式复杂、不便使用的问题,对Odgaard线性环流流速公式进行了简化,同时,以简化的环流流速公式和Laursen悬移质含沙量公式为基础,推导了弯道悬移质横向输沙率公式。公式验证结果表明:①简化后的线性环流流速公式形式简单,与实测资料符合较好;②推导得到的弯道悬移质横向输沙率公式变量较少且形式简单,在无高精度计算弯道悬沙横向输移的要求下,可用于实际工程的近似计算;③弯道环流引起的下部输沙量始终大于上部的输沙量。