潜没式三角翼对明渠扩散段水流的调控研究

为了有效解决大扩散角明渠水流流动中产生的边界层分离、主流偏移等不良流态问题,实现水流均衡过渡与平顺连接,根据扩散段水流特性、边界层分离特点与偏流机理,从"强化两翼,抑制边界层分离"入手,利用潜没式三角翼对扩散段水流进行适度调控。模型试验表明,水流经三角翼调控后,主流沿扩散段两侧分流,两翼动量得到加强,消除了边界层分离与主流偏移现象,流态显著改善。试验比较了三角翼两种不同设计方案的调控效果,以设置配流孔的三角翼调控水流的效果为优。     

模袋砼在双城松干护岸工程的成功应用

1　基本情况松花江自西向东流经双城市北界、河道长度65ｋｍ,现有堤防45ｋｍ。河道蜿蜒曲折、冲刷严重、塌岸众多。尤其在坐弯迎流段受平面和立面水流冲刷,塌岸最为严重,其中,三家子、新开口和卡脖子三段塌岸已临近堤脚,对堤身安全构成严重威胁,被省市列为重点险工。经松?..     

新孟河感潮河段支流口门闸下极限冲刷试验研究

感潮河段支流口门外江侧水流受涨落潮牵制作用明显,水流流态复杂,为保证河道堤防安全,避免在大流量引、排水时河道严重冲刷,危害临近建筑物,对闸下冲刷展开研究十分必要。以新孟河延伸拓浚工程界牌水利枢杻为例,构建1:50物理模型开展试验,结果表明:若新开河被开挖至粉砂层,由于粉砂起动流速较小,极易被水流冲起造成河道严重冲刷;由于水流在软硬介质边缘处会产生漩涡,不停的淘刷坑底,使冲刷坑不断加深,所以在进行建筑物护底设计时,应全河段宽度范围内进行防护;根据感潮河段水流受涨落潮牵制作用的水动力特征,可以有针对性的对主流路上冲刷较为严重的区域建筑物进行防护。     

明渠大扩散角过渡段水流特性及偏流机理研究

明渠大扩散角过渡段水流偏流特性是影响输水工程设计的重要问题。在室内水槽试验中采用旋桨流速仪和PIV两种手段,在不同缓流条件下对明渠大扩散角过渡段开展了流速场测量,并对扩散段边界层分离、主流偏移和回流区水流运动特性等问题进行了分析研究。结果表明：水流经过扩散段后发生边界层分离、主流挤压在小范围弱回流区一侧,而另一侧则形成大范围强势回流区,随机形成偏流,流速横向分布不均匀,动量不能均衡扩散;水流特性沿垂向分布具有差异性,明渠扩散段水流的底层和中层受侧壁和底部边界影响较大,水流流向产生偏移,而上层水流边界层分离不明显,水流产生的偏流程度较小。     

滨海水闸闸下冲刷特征及机理研究

滨海水闸冲刷条件较差,不仅存在常规水闸低Fr数消能难的特点,还存在闸下基础稳定性及抗冲能力较差,闸下水位随潮涨潮落变动等特点,且其下游水域开阔,冲刷特性较常规水闸更为复杂。根据多年来模型试验成果,针对滨海水闸冲刷特征,从水流流态、扩散角及紊动切应力等多方面系统分析了闸下冲刷机理。研究表明:滨海水闸出闸水流平面上存在主流和副流两部分,在冲刷特征上可分为主流冲刷及副流冲刷,其中副流冲刷是引起滨海水闸冲刷破坏的主要因素。主流冲刷可分为缓流冲刷与急流冲刷,符合二元冲刷基本特征。副流冲刷则以回流淘刷为主,冲刷形态受水流扩散角、回流及回流挤压、紊动切应力三方面影响。相关研究成果可为制定闸下防冲对策提供理论依据。     

江垭大坝水工模型水力学试验研究

1999年江垭大坝三中孔首次泄洪发现,在216m库水位,水舌出挑坎后,向二侧扩散,部分水体落到岸坡,引起局部冲刷。根据泄洪调度的要求,在库水位216m以上,仍存在中孔单孔单独泄流工况,而随库水位升高,水流扩散落入岸坡的范围可能增大。为了大坝安全泄洪,有必要进行局部体型优化,避免大坝下泄水流因扩散过度造成对岸坡的冲刷。另外,根据1998年洪水条件及新的城市防洪标准,经有关部门批准,江垭水利枢纽将大坝抬高3m。虽然泄洪建筑物体型不作较大修改,但泄洪调度方式需根据抬高水位条件重新调整。根据试验成果,大坝边表孔两侧边墙收缩角由8°增至11.314,°末端延长3m,边墙末端顶高程由160m加至165m,这样基本不改变原设计体型,水舌基本不冲刷岸坡,综合水力特性较佳。     

永嘉县瓯江治理工程Ⅲ标防洪评价分析

文章在阐述永嘉县瓯江治理工程Ⅲ标概况及水文气象、洪水特性的基础上,进行了水流平行于岸坡产生的冲刷及水流斜冲防护岸坡产生的冲刷深度的计算,以及河道护岸抗冲能力和堤防渗透稳定性的评价。     

河道整治工程适应性及其二维有限元数值初步计算分析

采用二维非恒定水流泥沙有限元数学模型，研究了某多沙大河下游宽浅游荡型河段现有控导工程对水沙条件的适应性，通过对冲淤，水位，流速大小等值线，流场分析，河势以及水流平面形态等物理量的分析表明，在水沙条件的水沙系列下本段河道以冲刷为主，多数按规则治导线布设的工程发挥了护滩和控制主流和河势的作用，有些控制效果差，要完全控制河势尚需对控导工程布设进一步深入研究。     

插有缓变曲线的反超高弯道二维数值模拟

针对如何减轻水流对河床的冲刷,舒缓弯道冲击力和离心力,降低弯道的水面横比降,改善水流流态等问题进行研究,提出一种新型弯道,即在直道与弯道段之间对称插入缓变曲线的基础上使得弯道凹岸渠底降低、凸岸升高的反超高对称凸型弯道。结果表明：较之圆弯道,对称凸型弯道的水流形态得到很好地改善,反超高对称凸型弯道水面横比降整体降低60%;弯道凹岸基本消除了冲刷。     

河岸淘刷及其对河岸崩塌的影响

通过研究河岸岸脚淘刷机理与岸滩稳定性，把岸脚淘刷与岸滩崩塌有机地连接在一起。在分析岸滩泥沙起动特点和顺直河段剪切力分布的基础上，指出在同样的水流条件下，河岸泥沙比河底泥沙更容易起动和冲刷，顺直河道的河岸冲刷主要发生在岸边的中下部或岸脚的地方。借用水流泥沙运动理论、水流动力理论和水流涡流理论就弯曲河道的淘刷机理进行了分析探讨，指出在主流和副流的共同作用下，弯道进口处的凸岸、弯道及其出口处的凹岸都属于高剪切力区。河岸淘刷严重，其中凹岸岸脚处的剪切力最大、淘刷最严重。河岸的侧向冲刷，特别是岸（堤）脚的冲刷，导致岸滩泥沙块体的滑力（矩）增加。阻滑力（矩）减小，相应的稳定系数减小，当冲刷到一定程度，岸滩崩塌。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

王临段治理对淮干王家坝站行洪能力影响分析

淮河中游王家坝至临淮岗河段行洪不畅,无法满足设计泄洪能力要求,2020年淮河干流王临段治理工程全面开工建设。为评价现阶段淮河干流王临段治理工程对王家坝站行洪能力的影响,结合治理工程前后洪水实测资料,运用水文学方法,从河道过水断面、水位-流量关系以及洪量和洪峰比值三个方面进行了分析。结果表明：治理后濛河分洪道分洪过水能力增大,在一定程度上消减了淮河干流王家坝断面的洪量和洪峰流量,提高了淮干王家坝断面的行洪能力。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

胖头泡蓄滞洪区老龙口分洪闸泄洪能力分析

胖头泡蓄滞洪区位于哈尔滨市上游嫩江干流、松花江干流及第二松花江交汇处,可减轻三江洪水对哈尔滨市的防洪压力。采用数学模型计算和实体模型试验相结合的方法研究老龙口分洪闸的泄流能力及其影响因素,数学模型主要用于分析嫩江干流河道的冲淤演变及水位变化,同时为实体模型提供上下游边界条件;实体模型用于研究不同方案下分洪闸的过流能力。结果表明,老龙口分洪闸的泄流能力主要取决于嫩江干流水位和分洪通道的水位,而且对二者水位差的变化非常敏感。分洪闸过流能力的影响因素主要包括嫩江干流河道冲淤变化、分洪流量、洪水类型及行洪流路走向等。嫩江干流河道冲淤变化幅度很小,对干流水位基本不产生影响;分洪流量对嫩江干流水位影响比较明显,最大分洪流量时水位降幅达0.70 m。嫩江干流与第二松花江共发型洪水分洪对蓄滞洪区水位的减小幅度大于嫩江干流型洪水;蓄滞洪区内地形地貌复杂,不同分洪通道对分洪闸闸下水位影响显著,是泄洪闸过流能力的关键影响因素。因此,在蓄滞洪区内设置能快速分散蓄滞洪水的分洪通道非常必要。     

导流明渠设计问题探讨

采用导流明渠的基本条件是河谷较开阔、河水分叉、枯水期有滩地出露、岸边具有台地、古河道、垭口、河湾等地形;其主要优点是过流能力较大、超泄能力较强、施工条件较好、造价相对较低等。导流明渠一般用于初期导流,中后期导流还需与底孔、隧洞、缺口等其它导流方式组合,以妥善地解决主体工程施工过程中的水流控制问题。导流明渠设计问题是在给定流量下,应使允许流速正好符合水力最佳断面而渠道坡降最经济。通过景洪、观音岩水电站等导流明渠工程实践检验,其成果可供大、中、小型水利工程导流明渠设计借鉴。     

杂木寺水电站水工及泥沙模型试验研究

针对杂木寺水电站枢纽布置、泄水建筑物进口及消能工的体型优化、库区拉沙以及下游河道的消能防冲等问题进行了41个方案的试验研究和论证分析，通过在电站进口加设导沙坎、在泄洪冲沙闸末端加设小挑坎以及在消力池右边墙出口段加设导流墩等措施，较好地解决了库区拉沙问题及枢纽的泄洪消能问题。提出的推荐方案具有体型简单，易于施工，操作灵活、工程量小、下游河道冲刷较浅等优点，达到了泄洪消能试验的目的，满足了设计要求，并被应用于工程设计中。     

不同水文条件下通州沙河段沿程分流分沙特征

通州沙河段受径流与潮流双重作用,江中沙洲、暗滩交替分布,江心洲滩冲淤演变剧烈,航道边界条件不稳定。通过三维水沙数学模型对天然河段洪、枯季水流条件的沿程分流、分沙比及滩槽过渡断面的水沙交换特征进行分析。结果表明,通州沙东水道是主要的涨落潮通道,落潮时上游分流比约90%,往下游分流比逐渐减小至75%左右;涨潮时东水道下游分流比约70%,上游段受西水道漫滩流影响东水道分流比增至85%~90%。洪、枯季落潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所增加,洪季涨潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所减小,枯季时变化相对不明显。通州沙下段左缘水流交换和悬沙交换的格局相同,均以槽向滩为主,狼山沙右缘水沙交换通量较小。     

巢湖兆河分洪闸泄流特性试验研究

受周边地形条件及环境限制,巢湖兆河分洪闸与河道呈垂直布置,进流条件不利。针对分洪闸与河道垂直布置这一特征,分别对开敞式和涵洞式分洪闸进行了水工模型进口流态试验分析,结果表明涵洞式分洪闸进流流态优于开敞式分洪闸,能更好地保证各闸孔的均匀进流。针对涵洞式分洪闸方案,研究了分洪闸敞泄和控泄的泄流能力,指出敞泄状态下进口行近流速对流量计算影响明显,在水闸规划设计中,应计入行近流速影响。为改善消能效果及出口水流与下游的衔接,进行了多方案消能防冲改进试验,结果表明尾坎作为一种冲击式消能工布置在挖深式消力池末端,可使出口水流流速分布更加均匀并与下游水流衔接更为平顺,明显增强消能防冲效果。     

水系连通机理及其影响因素

为了摸清水系连通性衰退的成因,本文通过引入水系连通性指标和推求河道水力几何关系,深入分析了水系连通性的连通机理和影响因素.结果表明河道纵向连通性取决于河道来水来沙条件与边界形态,侧向连通性取决于河道分汇流比及分汇流区的水流流态和冲淤形态,河道横向连通包括河道滩槽并存、洪水期滩槽水沙交换以及水生植物的传播,主要是通过洪水...