明渠冬季安全输水措施研究

冬季明渠输水的主要方式有冰水混合和冰盖下2种.冰水混合流对渠道的过流条件要求较为苛刻,运用时受限制较多;冰盖下输水可以实现明渠冬季输水安全运行,但必须控制流冰期渠道的水流流速和水流弗劳德数.冰期输水的注意事项主要有:渠首蓄冰运行、渠道断面设计应采用窄深式、尽快使明渠形成冰盖、冰盖输水宜采用无自由表面输水、提高渠道内的水温等.     

有无植物明渠水流能量分布的实验研究

选用圆柱铝棒模拟刚性植物,利用超声波多普勒测速仪(ADV)对流场进行测量,得到紊动特性统计参数分布,通过能量提供、能量耗散和能量转移来分析有、无植物明渠水流的能量分布。实验结果表明,有无植物条件的明渠水流的紊流能量分布既有相同之处,又有不同之处:不管有、无植物的明渠水流,能量提供都是从床面向自由水面逐渐增加,能量耗散都是从床面向自由水面先增加后减小,能量转移都是从负值逐渐变为正值;与无植物条件相比,有植物条件的的能量转移分界线位于植物顶端附近,能量分布主要的不同之处体现在植物层。     

几种标准断面临界水深、临界底坡正常水深计算通用程序

1 引言水工输水建筑物中,常常采用渠道、涵洞、渡槽等明渠水流。均匀流的运动规律是渠槽水力设计的基本依据,均匀流的特征及其形成条件在分析明渠非均匀流问题时有重要作用。明渠内均匀流动的水深称为正常水深 h_0。临界水深 h_k 是明槽恒定流中判别流态的依据。因此,在明渠水流的水力分析中,计算临界水深 h_k 及正常水深 h_0就具有很重要的意义。     

引水明渠二维水流数学模型的建立及应用

准确计算引水明渠内的水力学特征对于设计渠道断面型式及控制渠道泥沙淤积等具有重要意义。通过建立平面二维水流数学模型,对某引水渠道及其上游干流、下游库区区域的水流进行了数值模拟研究,分析了计算区域内的流态、流速分布和水位变化等水力参数。在此基础上对引水明渠渠底高程进行优化,对比了不同高程下渠道的水位和水流特征,成果可为明渠的优化设计及其防淤方案的制定提供科学依据。     

闸门对水力过渡特性影响研究

结合南水北调中线输水工程实际,采用显式的特征线法求解明渠和有压管道的圣维南方程。在长距离输水问题中,模拟段包含多个控制闸门。提出闸门处的水力过渡连接模型,在已有的两个特征方程的基础上补充闸孔出流公式和流量连续条件,分析闸门运行对渠道中水流的影响。利用窄缝法将明渠和暗管水流进行统一求解,采用变时步法克服扰动波在明渠和暗管中传播速度相差悬殊而导致的时间步长不协调问题。在明渠和暗管的连接处考虑水流的局部水头损失,更好地反应了非恒定流中扰动的传播特性。实际模拟输水渠道具有多个控制闸门和退水闸门的问题,分析了闸门对渠道中非恒定流的影响。     

引入偏态参数的明渠均匀流水力计算方法

明渠均匀不力计算是渠道设计与运行管理中常风的水力计算问题。计算中需要兼顾工程条件，水流合理等种因素。引入偏态参数的明渠均匀流水力计算方法内容广泛，简是，易掌握，其效率与精度比常规计算法高。     

渠道矩形断面水面线计算简化

依据明渠水力学稳定缓变流理论，以著名的伯诺里方程与水流运动连续原理为基础，利用渠道相邻两个断面水深比值，推导矩形断面渠道方面曲线水力计算简化式，经算例表明，效果良好。     

以波尔兹曼方程建立明渠水流模型的理论基础

针对传统模拟明渠水流方法所存在的问题，提出了应用ＢＧＫ模拟方法模拟明渠水流运动的可能性。根据ＢＧＫ波尔兹曼方程及明渠水流中微、宏观变量之间的基本关系，导出了明渠水流运动的控制方程。理论推导证明，圣维南方程是ＢＧＫ模型在局部平衡状态下的一个特例。通过对熵方程分析表明，ＢＧＫ波尔兹曼方程严格满足熵条件，从而阐释了ＢＧＫ模拟方法满足熵条件。利用一个恒定水跃的例子说明了熵条件的重要性，同时也表明，仅仅以质量和动量守衡律为基础的圣维南方程可能会得出不唯一的解，即不满足熵条件的解。在论证ＢＧＫ波尔兹曼方程与明渠水流守衡律的一致性的基础上，提出了建立ＧＢＫ明渠水流模型之基本思路和步骤并分析了该方法与传统模拟方法之区别。从理论上论证了利用ＢＧＫ模拟方法模拟明渠水流的可行性，为建立ＢＧＫ明渠水流模型奠定了理论基础。     

明渠水流流速横向分布抛物线律及其应用

依据室内试验和田间实测资料,分析了明渠水流横向流速分布特点,建立了明渠水流横向流速分布抛物线律,给出了参数的确定方法,并结合明渠垂向流速双幂律提出了明渠测流方法。实测资料验证表明:用抛物线律表达明渠水流横向流速分布具有较高的精度,在(1-2x/Bi)>0.1范围内,除个别点外,计算流速相对误差小于5%;利用抛物线律及双幂律建立的明渠测流方法,精度较高,对不同形式及断面尺寸的渠道具有较强的适应性。     

黄河沙坡头水利枢纽导流明渠的消能布置

黄河沙坡头水利枢纽导流明渠下游的消能型式由物理模型试验所得，是一项在低佛氏数条件下的二级消能方法的成功实践。在明渠出口处采用二级消能方法，同时结合扩散消能措施，有效地解决了明渠水流的消能问题，使明渠水流与下游河道得以很好地衔接，同时，该方案也为工程节省了大量投资。     

卡克水流现象的临界判别条件

对明渠流中局部断面侧收缩引起的卡克水流现象进行了系统分析. 根据能量守恒和水流连续方程, 建立了缓坡及陡坡条件下卡克水流的临界判别条件. 所提出 的判别公式, 克服了Yarnell理论公式忽略能量损失的不足, 能够准确地确定侧收缩引起的卡克水流发生的临界收缩程度, 可应用于局部束水建筑物的设计和运作管理.     

明渠曲线渐变段体型求解新方法研究

明渠渐变段体型对渐变段中的水流形态有很大影响。为了解决明渠渐变段与下游水流的扩散衔接问题,消除明渠渐变段下游菱形冲击波的影响,根据冲击波特性和辐射水流基本关系,采用冲击波简化积分式,并考虑到渐变段水流与下游衔接,按刘韩生曲线边墙窄缝挑坎计算方法算出明渠曲线渐变段边墙体型,且该方法能够计算渐变段中的水面线。试验表明明渠曲线渐变段中水流平顺稳定且水面渐变升高。渐变段后水流正常,为均匀流,无菱形冲击波的影响,故能够解决水流扩散衔接的问题,该方法可以运用到明渠曲线渐变段边墙体型设计中。     

明渠水流掺气的减阻增速效应

明渠水流自然掺气以后呈水气混合的两相流,其密度、粘性以及流场内和壁面上的剪力都小于相应条件下水流未掺气(虚拟清水流动)时的数值。因此,掺气水流中的水相速度将大于未掺气时的清水速度。本文分析了作者及L.G.Straub在实验室内测得的两批资料,最后给出:明渠掺气水流可比拟为分层结构;其减阻效应与水相连续的近壁层平均含水度_b明显有关;其增速效应则受全断面平均含水度及渠道底坡α的制约。     

渠道矩阵断面水面线计算简化

依据明渠水力学稳定缓变流理论，以著名伯诺里方程与水流运动连续原理为基础，利用拟设相隔一定距离的前后断面水深比值，对渠道矩形断面水面线水力计算进行简化，并经算例表明，可减少计算工作量。     

长江三峡明渠导流的试验研究与原型运行调查

该文阐述三峡明渠导流的模型试验研究成果，含明渠池流能力，过流断面形式，渠道进口纵向堰头部形状，河岸保护，航道河段整治及船只上行航线等。并对原型泄洪运行中尤其是1998年大洪水作了观测，包括明渠水流情况，两岸水位，明渠底面冲淤变化，围堰护坡淘刷及船只航行等。     

三峡工程导流明渠水力学原型观测成果分析

 导流明渠是三峡工程二期施工中长江唯一的泄水通道，同时兼负着导流和通航两大任务。从流态、流速、脉动压力观测及船舶航行等方面全面介绍了导流明渠建成后4 a的水力学观测成果，并结合模型资料进行了对比分析。分析结果表明：明渠运行顺畅，说明设计是成
功的；设计采用高低断面，使主流引向渠道中部，是有成效的。但是弯道水流特性不仅存在,而且相当明显。这一方面说明弯道水流的特性是难以改变的，另一方面说明在弯道上布置这样的明渠是可行的。4 a来明渠经历了几次大洪水的考验，并提高了通航流量。     

基于空间视角的不同剖面水流运动速度变化研究

文章对实际无坝引水工程进行同比缩小建设出工程室外试验模型,基于室外试验模型分别监测主河道、明渠、复式交叉明渠进水口三个区域不同河道剖面的水流运动速度,用以表达不同空间位置上河道的水流运动特征,结果表明复式分叉明渠进水口的流速受到较大的干扰,导致泥沙淤积现象最为严重,主河道次之,人工明渠由于工程建设,其流速较快且稳定,泥沙淤积现象较少,为大型无坝引水工程提供可控流速与水流运动方向的参考依据。     

三峡工程明渠导流通航及数值实验研究概述

通过三峡工程导流明渠导流通航研究及实践，在巨大导流流量和极高通航水流条件下，导流明渠满足了客货轮的通过能力，成功地解决了弯道上明渠导流及施工通航的关键技术问题。在对导流明渠的研究中，运用了小尺度自航船模试验、水流特性数值实验室模型等有关明渠导流及通航的创新技术，改进了明渠体形，解决了特殊情况下明渠通航条件问题。     

北京市内调水工程冬季输水冰情问题研究

分析北京市内调水工程的水流条件,借鉴北京市水利工程及其他调水工程历史上出现的冰害典型事例,提出北京市内调水工程中涉及的明渠、取水口、水闸、过渠桥等,在冬季输水过程中可能存在的流凌、冰塞、渠道冻涨破坏、闸门冻结等冰害;并提出控制水流条件、装拦冰索、设潜水泵等相应的预防冰害措施,为确保冬季输水安全运行管理提供依据。     

复式断面明渠水流三维数值模拟

复式断面渠道水流流场结构比较复杂,本文用耦合式求解器对复式断面明渠水流的三维流场进行了模拟.采用交错网格,界面上的动量差值采用Roe格式,紊流数学模型选用雷诺应力模型.将计算结果与实验结果进行比较,两者的吻合度较好,从而验证了数学模型的可靠性,最后又对复式断面明渠横剖面上水流运动特性进行了分析.