充沙长管袋抛掷沉降运动的力学研究

本文对充沙长管袋这种新型的筑坝、抢险整治工程材料进行了抛掷沉降运动的力学分析研究与模拟计算。根据充沙长管袋的几何、材料特性，本文分析了管袋沉降机理与沉降速度；在多个小块柔性连接体的假设下，对抛掷在河流中的管袋进行了力学分析与动力学过程的研究，建立了管袋沉降的连续体数学模型。通过合理简化，导出了实用的管袋位移与转角的计算公式。根据管袋抛掷的观测资料，确定了沉降计算的有关参数；针对黄河水流、泥沙特点及现实施工条件进行了多种管袋抛掷沉降的模拟计算，提出了适应黄河丁坝防护的管袋尺寸及位移范围值。     

梭锥管内锥圈水沙分离机理及锥圈设计参数

从梭锥管内特有的泥沙沉降特性出发,根据泥沙运动力学和沉淀理论,重点分析梭锥管内锥圈对泥沙沉降特性的影响。以絮团为研究对象,通过力学分析和数值分析给出了满足泥沙不淤积且以较大速度沿锥圈内表面下滑的锥圈倾角范围,并根据沉淀理论推导出锥圈的最佳倾角为45°。理论推导出锥圈长度和锥圈间距,研究这两个参数对泥沙沉降速度的影响,结果表明在相同的水沙条件下,梭锥管可使更多泥沙发生沉降,其沉降能力大于没有加锥圈的普通容器。泥沙沉降速度与锥圈长度和锥圈间距的比值有关,比值越大,泥沙沉降速度越大,设计时建议选择较大的比值。     

西北太平洋多金属结核矿区沉积物沉降特性研究

深海沉积物的沉降特性是计算多金属结核开采引起的羽状流影响范围的重要依据。通过沉积物静水沉降实验，得到了不同粒径组沉积物的沉降速度，并分析了西太平洋深海沉积物的沉降特性。研究结果表明：西太平洋深海海底沉积物主要由黏性细颗粒组成，中值粒径为3～4μm,最大粒径为240.3μm。粒径大于32μm的粗颗粒沉积物的沉降速度在3.33～8.33 mm/s之间，粒径小于32μm的细颗粒沉积物的沉降速度范围在0.01～3.33 mm/s之间。     

牵拉抢险长管袋水下沉落的力学模拟

采用牵拉方法为充泥长管袋沉落定位,达到缓流堵口的目的,是黄河抢险堵口的新技术。本文对牵拉抢险长管袋这种新型的抢险柔性材料进行了抛掷沉降的模拟实验研究,得到了对管袋沉落过程的基本认识,获取了基本力学参数。在此基础上分析了牵拉长管袋沉降的力学特性,建立了牵拉长管袋沉落力学模型。通过不同工况的模拟计算,得到了牵拉绳长、大河流速、大河水深等与牵拉力之间的关系,发现了管袋碰撞着地时牵拉力的突跃现象。本文提出的计算方法及有关参数对完善牵拉长管袋设计,提高新材料抢险堵口技术具有重要的工程指导意义。     

梭锥管内锥圈对水沙分离的影响

介绍一种新型水沙分离装置梭锥管混浊流体分离装置(简称梭锥管)的初步研究成果。梭锥管是一种新型的低耗水率、动态水力分离水沙两相流的装置。为了探明梭锥管内特有结构——锥圈对泥沙沉降速度的影响,针对结构尺寸相同的有锥圈和无锥圈的梭锥管进行浑水质量浓度分别为30 kg/m3,60 kg/m3,80 kg/m3的泥沙静水沉降试验。试验结果表明,与无锥圈梭锥管相比,泥沙在有锥圈梭锥管中沉降的速度较快,锥圈的存在改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,增加了沉降面积,提高了泥沙的沉降速度。因此,为了提高泥沙的沉降速度,可以适当增加梭锥管内的锥圈数量以增强其水沙分离性能。     

浅谈充砂管袋技术在水利工程中的应用

一、工程概述 在崇明环岛防汛提标及景观道一期工程段充砂管袋堤身填筑施工组织实施中,施工单位对土工布充砂管袋各关键工序进行严格、有效的质量控制,保证充砂管袋一次成型,充砂管袋施工提前完工,并一次验收达标.本文对崇明环岛防汛提标大型充砂管袋堤身填筑工程充砂管袋施工方法、堤身加载速率及沉降位移观测等几个方面的工程施工质量控制...     

新疏浚土吹填地区充泥管袋预留成河方案设计与探讨

针对传统新疏浚土吹填成陆区先吹填后开挖成河方法存在的不足,结合工程实例,研究新疏浚土吹填地区充泥管袋预留成河设计方案,提出了预留成河技术改进措施,对河道护坡结构进行了比选,并从沉降、边坡抗滑稳定二方面对预留成河设计方案进行定量评价,对比分析沉降、位移监测成果。提出的充泥管袋预留成河结构沉降和岸坡抗滑稳定均满足要求,可为后续类似工程提供实践经验和参考。     

超临界CO_2中沉降颗粒气液双重规律研究

通常认为超临界态流体具有气、液双重性,如黏度接近气态,密度接近液态。该文从超临界CO2(SC-CO2)密度、黏度角度出发,分别从黏度随温度变化规律、颗粒沉降受力分析、沉降速度与黏度关系三个角度对这一气、液双重性做了进一步探索,并研究其对SC-CO2动力学特性的影响。分析发现,压力一定条件下,存在一个临界温度值,SC-CO2黏度在临界值附近表现出了明显的气、液两态特性。通过对SC-CO2中沉降颗粒受力的数值计算结果分析发现,颗粒所受的浮力、附加质量力、Basset力均属同一数量级,在沉降加速初期起着重要作用,均不可忽略。在总结大量实验数据的基础上,绘制了颗粒平衡沉降速度与SC-CO2黏度的关系曲线,发现在黏度较低时,颗粒的沉降速度随黏度的增加而增加;当黏度较高时,沉降速度随黏度的增大而降低,具有气、液双重沉降规律。     

无防护管袋堤坝在波浪作用下的稳定性试验

试验研究了在波浪及水流作用下无防护管袋堤坝的稳定性，试验中无防护管袋堤坝模型的坝高分别为12cm，18cm，24cm；斜坡坡比分别为1.25，1.5，2.0，2.5；波陡分别为1/20和1/25。研究了波浪作用下无防护管袋堤坝所受堤前波压力、管袋底上抬波压力与波高、坡比及波陡间的相互影响关系，观察了波浪作用下无防护管袋堤坝位移的产生及发展，得出了各工况下无防护管袋堤坝失稳的临界波高。     

泥沙沉降速度实验研究方法回顾与评述

在总结回顾国内外泥沙沉降速度测量方法的基础上，重点介绍了两种可以应用于土壤侵蚀过程模型的实验方法：Griffith沉降管法和BWT沉降管法，并根据我国水土流失的实际情况，提出了在研究我国侵蚀泥沙沉降规律时需要解决的问题。     

混流式水轮机飞逸过程瞬态流动与能量耗散研究

水轮机经历飞逸过程时,其内部将出现流动分离、涡漩及高振幅压力脉动等瞬态水力特性。为明确其在飞逸过程的不稳定流动特性,本文以某典型水头段混流式模型水轮机为研究对象,对其由额定转速过渡至飞逸转速的瞬态流动过程开展研究,数值计算获得的飞逸单位转速及流量与试验测试结果吻合较好。结果表明:飞逸过程中,转轮进口处水流在大冲角作用下形成较强的流动分离,诱发转轮叶片通道产生大尺度的涡漩结构,且随转速升高,涡漩体积逐渐增大,对主流形成强烈扰动。过流部件内均捕捉到低频、宽频特征的高振幅压力脉动,频率范围在0.5倍叶频以下,且对应的转轮域压力幅值最高。进一步,本文基于能量平衡方程分析水轮机能量耗散特性,发现各过流部件能量耗散主要发生在转速上升的初始阶段,且转轮和尾水管内的能量耗散之和超过耗散总量的90%。此外,湍动能生成项和雷诺应力做功项远大于黏性耗散项和黏性力做功项,表明不稳定飞逸过程中的能量输运和耗散主要由湍流主导。转轮内的主要能量耗散位置与涡漩结构位置对应,表明转轮内流动分离诱导的复杂涡漩结构是引起能量耗散的根源,为进一步揭示水轮机飞逸过程的能量耗散机制研究指明了方向。     

Modelling the failure modes in geobag revetments

In recent years, sand filled geotextile bags (geobags) have been used as a means of long-term riverbank revetment stabilization. However, despite their deployment in a significant number of locations, the failure modes of such structures are not well understood. Three interactions influence the geobag performance, i.e. geobag-geobag, geobag-water flow and geobag-water flow-river bank. The aim of the research reported here is to develop a detailed understanding of the failure mechanisms in a geobag revetment using a discrete element model (DEM) validated by laboratory data. The laboratory measured velocity data were used for preparing a mapped velocity field for a coupled DEM simulation of geobag revetment failure. The validated DEM model could identify well the critical bag location in varying water depths. Toe scour, one of the major instability factors in revetments, and its influence on the bottom-most layer of the bags were also reasonably represented in this DEM model. It is envisaged that the use of a DEM model will provide more details on geobag revetment performance in riverbanks.     

一种气垫式调压室防漏新方法

气垫式调压室具有良好的水击波反射功能,能有效降低水电站负荷急剧变化时压力管道的水击压力,但运行过程中的漏气现象制约了气垫式调压室的推广应用。提出了一种防止气垫式调压室漏气的新方法,即在传统气垫式调压室内放置橡胶芯袋作为盛气装置,实现调压室盛气和结构承载功能的分离,利用橡胶材料柔软、弹性模量小、密封性好等特点,从根本上解决了盛气密封薄壳容易开裂渗漏的问题。根据力学平衡原理、材料的应力应变关系和调压室结构的变形协调条件,结合流体力学理论和调压室内水位波动的变化规律,构建了橡胶芯袋变形与受力本构关系,并分别推导出了单个、多个橡胶芯袋预灌气压的计算式,为调压室结构设计与工程控制提供了理论依据。     

长管袋筑坝技术在河南黄河河道整治中的应用

从河南黄河河道整合工程中8应用长管代沉排筑坝和进占技术的四种结构的分析研究入手，对长管代沉排筑坝和进占技术的发展概况、施工要点、运行情况、技术经济分析等进行了分析论证,提出了各种坝型结构的适且情况和存在的问题，分析认为，目前在河道整工种中长管代筑坝，在技术上是可行的，经济上也较合理。     

青草沙水库深水段抛填砂袋筑堤关键技术研究与实践

在长江口北港水深较大的潮位变动区采用抛填袋装砂双棱体斜坡堤这种新型结构,作为青草沙水库深水段堤坝结构,并针对抛填砂袋的保砂性、砂袋材料强度的可靠性、施工期砂袋在波浪水流作用下的稳定性以及抛填堤身的密实性等关键技术,经研究后提出了抛填砂袋的袋布材料、砂袋尺度以及施工方式等控制性指标要求,为袋装砂结构的应用由浅滩筑堤领域推向深水筑堤领域提供了设计和施工经验,具有推广应用价值。     

SONIC SPEED AND SHOCK WAVE IN HIGH VELOCITY AERATED FLOWS FROM HIGH HEAD DISCHARGE STRUCTURES

1 .　INTRODUCTIONWiththedevelopmentofhydropowerstationsinChina ,highdamshavebeenbeingincreasinglybuilt .Alotofhighdamsthatisgreaterthan 10 0minheighthavebeensofarcompleted .Andmanysuperhighdamsover 2 0 0mhighsuchastheErtanandLontanHydropowerStationswerecompletedorareunderconstruction .Someofthemevenhavetheheightsoftheorderof 30 0msuchastheXi aowanandXiluoduoHydropowerStations .Ac cordingtoincompletestatistics ,nearly 30superhighdamsthatisgreaterthan 2 0 0minheighthavebeensofarcomplete…     

冲刷试验下土工织物袋物理力学性质变化规律

通过定水头冲刷模拟试验,对土工织物的物理、水力学、力学参数进行了分析。研究结果表明,对于充砾或充砂的土工织物袋,冲刷会使填料中的细粒嵌入土工织物孔隙,导致织物的单位面积质量及厚度增加,等效孔径O₉₅降低。在流速3.1～4.1 m/s条件下,充砾土工织物袋在冲刷3h内不会引起强度的明显衰减,冲刷24 h后袋体易产生局部破坏,强度可能降低20%左右,但填料的粗骨架仍可维持袋体的整体性。而充砂土工织物袋强度及延伸率变化不大,袋体局部受损情况要好于充砾土工袋,但在冲刷 10h后织物产生不均匀变形,在模型槽末端流速为2.0m/s的部位,未见袋体明显破损。通过对比分析冲刷前后土工袋物理、水力学、力学参数的变化,发现物理性参数难以反映冲刷对材料特性的影响,选用拉伸强度等力学性质参数作为材料抗冲刷性能的反映指标较合理。     

黄河下游少抢险坝垛结构探讨

黄河下游河道整治工程现有坝垛多采用柳石结构，每年汛期受水流顶冲，需经过多次抢险加固，耗时费力。为了提高坝垛抗洪御险能力，争取汛期少抢险或不抢险，通过对坝垛前水流冲刷机理的分析，提出深基筑坝和修护底沉排坝措施。并对适宜黄河下游特点的少抢险坝垛结构———抽沙充填土工织物长管袋褥垫沉排坝的土工织物反滤布选择、沉排压载和沉排长度等作了设计，沉排水中铺设按水深大小分两种情况施工。     

生态袋挡墙护岸结构设计及其力学性能变化

目前我国河流整治工程中过度硬化现象仍然普遍,亟需开发和应用兼具生态保护、资源可持续利用以及符合工程安全需求的生态护岸技术。生态袋挡墙护岸技术是能够将生态岸坡和墙体工程完美融合的系统,该系统解决了结构工程与生态工程结为一体的难题。以南京市板桥河岸坡整治工程为例,详细研究了生态袋挡墙护岸结构的设计、施工及植被种植技术。通过现场试验段的全过程跟踪,总结归纳出影响生态袋挡墙护岸工程质量的主要因素为生态袋体质量、加筋材料质量、袋内土体密实度、植被覆盖度等。以生态袋这一典型柔性护岸材料为例,通过对比全新生态袋、工程中已使用1.5年的生态袋力学性能和抗老化性能,评估生态袋的耐久性,研究生态岸坡工程质量与生态袋物理力学性能的内在联系,结论表明使用1.5年后的生态袋力学性能保持率较好,但较难满足30年使用寿命的设计要求。必须进一步改进生态袋护岸工程设计和施工方案,以满足工程耐久性能与力学性能要求。     

弱环境流速水域内陆核电厂液态流出物排放设计优化研究

理论和实践经验均表明,内陆核电厂采用多孔扩散器有利于加快近排放口区域液态流出物的掺混稀释。基于美国环保署推荐的近区模拟工具——CORMIX专家系统,对低环境流速水文条件下的内陆核电厂的多孔扩散器开展了研究。分析表明:对于近岸布置的多孔扩散器,在低环境流速、相对较强射流以及水深较深条件下,(1)扩散器主管长度Ln与排放口下游断面的最小相对稀释比例H呈正相关,喷口直径D与H呈负相关,喷口水深HD与H呈正相关;在排热量相同的情况下,流量Q与H呈正相关。(2)对于排放口下游1 000 m断面处的最小相对稀释比例H1 000 m,各几何参数灵敏度由高到低排序为,喷口直径D、喷口数量n、主管长度Ln。研究结论可供内陆核电厂液态流出物排放工程的设计及优化参考。