金沙江下游溪洛渡与向家坝水库浑水异重流研究

金沙江 是长江的主要产沙区,其泥沙主要产生在下游雅砻江汇口至屏山区间。溪洛渡与向家坝水库是金沙江下游重要的巨型水库,水库蓄水后可能形成异重流。为通过调度手段利用异重流排沙,有必要对两水库的异重流运动规律进行研究。本文采用水沙两相流ASM模型,对两水库不同调度方式下的异重流产生条件进行模拟和预测,探讨了异重流前锋运动规律。研究表明：溪洛渡与向家坝水库在正常蓄水位发电运行条件下均难以形成稳定运动的异重流,而在汛期运行时,一定的流量范围内,当入库浑水含沙量突增1.0kg/m3以上时,会形成异重流,异重流的前锋运动速度与含沙量线性相关,与河床比降无明显关联,该结论对异重流调度的决策有一定的支持作用。     

水沙两相流ASM模型在浑水异重流计算中的应用及模型试验研究

挟沙水流与清水相遇时,由于前者的密度比后者大,在条件合适的时候,挟沙水流就会潜入清水底部继续向前流动,形成浑水异重流,是泥沙运动的一种特殊形式。本文基于水沙两相流理论,将含沙浑水作为一相均匀流体处理,引入相间滑移速度的概念,建立混合相连续方程、动量方程、第二相的体积分数方程和相间相对速度方程的ASM（Algebraic Slip Mixture）两相流模型,并耦合求解水动力学计算的标准k-ε方程组。本文还介绍了针对异重流研究设计的多相流试验水槽及模型试验方法,对ASM模型计算的结果进行试验验证并分析模型适用条件。结果表明：该模型可以对异重流潜入,前锋形态及推进速度进行有效模拟;对Re数大于2000及含沙量高于1kg/m3的异重流条件可以进行较精确的模拟。研究为深入了解水库、湖泊及河流入海口水沙异重流问题提供了新的途径。     

考虑干支流倒回灌的小浪底水库异重流模拟

小浪底水库支流众多,支流库容占总库容的41.3 %,干支流倒回灌对干流洪水演进和库区淤积过程有重大影响,为此本文提出了考虑干支流倒回灌影响的水库一维明流及异重流耦合模型。推导了不同类型倒回灌引起的水沙控制方程附加项,并提出了相应的水沙耦合形式的浑水明流与异重流控制方程。针对不同的倒回灌形式提出相应的倒回灌流量计算方法：对于干流水位涨落引起的干支流倒回灌,提出了零维水库法在使用有限体积法的数学模型中的实现方法;对于异重流向支流的倒灌,采用考虑支流底坡影响的异重流倒灌流量公式计算。将这两种方法与已建立的水库一维明流与异重流耦合模型结合,模拟了2006年小浪底水库调水调沙实验的完整过程,对库区内水位下降、上游段冲刷及人工异重流形成与发展均做出了较为准确地模拟。模拟结果显示,干支流倒回灌过程对于异重流厚度变化过程和调水调沙出库沙量有显著影响,对于汛前泄水阶段库区水位下降速度也有一定影响,支流淤积在一次异重流过程淤积总量中可达43.5%。相对于简化干支流倒回灌过程的计算方法,该模型对异重流排沙比的预测效果更好,证明其有助于实现更加科学合理的调水调沙方案设计。     

水库异重流潜入点流速分布及其判别式改进

异重流潜入条件是描述异重流潜入运动的关键参量。异重流潜入条件中含沙量与潜入弗如德数为隐性关系,是由于以往研究对潜入点垂线流速分布未能给出适当的数学表达式。通过对异重流潜入点处垂线流速分布物理图形的数学分析,利用小浪底水库2004-2015年调水调沙期异重流潜入点资料,得到水库浑水异重流潜入动量修正系数理论值1.2,小浪底水库实测值为1.13,均为常数。在此基础上,对异重流动量修正系数进行水槽试验资料和实测资料验证,推导获得了新的水库异重流潜入点判别关系式,小浪底水库和三门峡水库实测资料计算结果表明,该流速分布可以描述潜入处的流速分布状况,新的潜入点判别式更符合实际。该成果可为小浪底水库调水调沙预案编制和数学模拟提供技术支撑。     

基于组分输运模型和RNG k-ε模型的浑水异重流数学模型研究及其应用--研究生论坛稿件

基于组分质量守恒理论,将浑水异重流的运动过程看成是含沙浑水中的泥沙这一组分在水体中的传输过程,建立组分方程,与考虑了平均流动中的旋流流动情况的RNGk-ε方程组进行耦合求解,利用目前广泛使用的商用FLUENT软件进行数学模型计算,并采用室内模型试验进行论证。结果表明:该数学模型可以有效模拟浑水异重流的潜入和前锋运动过程,为深入研究水库、湖泊及河流入海口浑水异重流问题提供了新的途径。借助此模型模拟了水库内汛期浑水异重流运动情况。     

水库异重流潜入运动数值模拟及影响因素

针对水库异重流的运动特性,采用变密度流方程结合RNGk-ε紊流数学模型建立了剖面二维湍浮力流模型,并对入库水沙条件对异重流潜入的影响进行分析.结果表明,模型能较好地模拟异重流的下潜过程,反映泥沙浓度场与流场的强烈耦合.引入的进口密度弗汝德数较好地反映了入库进口水沙条件,异重流潜入的特征参数潜入点水深、异重流厚度、无量纲潜行时间参数均随着进口密度弗汝德数的增大而增加,计算结果能为水库水沙调度提供定性参考.     

小浪底水库异重流潜入点区特性分析

利用异重流排沙是小浪底水库减少水库淤积、延长水库寿命的一条重要途径.分析了小浪底水库异重流潜入点的形成条件及水力学特征,分析了潜入点区流速、含沙量垂向分布特点,并提供了小浪底水库各年异重流测验数据.可为水库防洪决策、水量调度和下游河道减淤等提供参考.     

浑水异重流两相流模型的比较研究

运用双流体模型(Euler Model)和相间相对速度建立在代数滑移模型基础上的混合模型(MASM),对水槽浑水异重流进行数值计算。将计算结果和实测值比较,发现Euler Model和MASM模型均能较准确地描述异重流动,但在计算得到异重流头部厚度值时,二者存在差别。依据颗粒运动规律分析,Euler Model过度强调颗粒跟随性,使得颗粒沉降速度偏大,头部厚度值偏小,MASM考虑了界面附近颗粒的扩散,与实际情况更吻合;因此,MASM更适宜浑水异重流的数值模拟。     

小浪底水库异重流特点分析

主要分析了2001年小浪底水库异重流的运动规律、潜入点位置、传播时间及来水来沙情况，并针对小浪底水库水沙情况，从增大排沙比方面提出了本次异重流小浪底水库下泄水沙的合理匹配关系。     

小浪底水库异重流持续运动条件的定量准则

异重流排沙是小浪底水库拦沙初期减少库区泥沙淤积的重要运用方式,异重流持续运动条件用于判断在不同水沙条件及库区地形条件下异重流能否运行到坝前而排出水库,是异重流排沙规律的主要研究内容之一.系统地总结了定性描述异重流持续运动条件的五方面内容,然后分析了现有异重流持续运动条件定量估计方法的不足.结合近年来小浪底水库异重流运行的观测资料,提出了用水流功率与库区平均水深定量表示异重流持续运动的临界条件,这种方法不仅考虑因素较为全面,而且能够充分反映库区地形特征对异重流持续运动的影响.     

渤南凹陷渤深6块潜山储层描述技术

渤深6块潜山储层位于沾化拗陷渤南凹陷北部,埋藏深度4100～4900m,储层发育及成藏规律复杂。为 了高效开发渤深6块,必须引进和优化潜山油藏描述技术,然后根据自身特点选择优化并创新使用。采用地震 资料目标处理、叠前深度偏移、高精度三维地震采集处理解释等基础资料处理技术;用多井地震合成记录综合标 定、变速成图等技术准确描述潜山形态。多井采用了斯伦贝谢成相、核磁共振测井、多尺度边缘检测平面预测等 先进技术,最后根据录井、测井等多项信息进行综合判识并量化。应用结果表明,渤深6块15口新井全部钻遇 设计油层,且均自喷生产,投产平均产油能力84t/d,产气5×104m3/d,油藏开发效果好。     

断面曲率半径对海底浊流的影响

基于雷诺平均的纳维尔-斯托克斯模型,三维数值模拟研究海底浊流在断面顶宽相同、但曲率半径不同的2个圆弧形弯曲渠道内的流动及沉积。结果表明:断面曲率半径大、边坡平缓渠道内的浊流更易在弯道顶点及其下游处发生溢流,而断面曲率半径小、边坡较陡的渠道浊流更易对边坡形成侵蚀,使浊流在渠道内流至下游时依然保持较高的流速及强度;经多次浊流事件的侵蚀及沉积,圆弧形的渠道渐渐向不对称的梯形转换;提高流向坡度会改变弯道顶点中心处二次流的方向。     

川中金华地区大安寨段重力流沉积物及其含油气性

以重力流沉积理论为基础，在金华地区大安寨段介屑灰岩中划分出颗料流和浊流两种不同类型的沉积物，其沉积模式为重力流湖底扇相；颗料流沉积物的储集性远优于浊流沉积物，该区高产井和不产井的交叉出现，原因在于高产井位于颗料流发育的网状分流水道之中，而不产井处在浊流为主的叠覆扇舌形体之上；可根据扇内水道的分布规律，预测有利的含油气区块。     

二维水库浊流控制模型开发

提出预测水库水温和浊度的二维水质模型.利用日本下小鸟水库和下小鸟电站尾水渠道的实测数据确定模型参数,计算结果与实测数据吻合较好.应用控制模型对快速泄流、分层取水、栏栅以及栏栅和分层取水联合应用模式进行计算.结果表明,分层取水是减少浊流排放较为有效的方式.