涌潮测控系统在涌潮水槽试验中的应用

从Bore 2010涌潮测控系统的基本原理出发,介绍了该测控系统在涌潮水槽试验中的应用。在涌潮水槽试验中,Bore 2010涌潮测控系统通过调节上下游变频器运行频率来控制涌潮潮前水深的稳定,使水体具有一定大小的潮前落潮流速。在这种工况条件下,增加下游变频器不同的运行频率产生了波状涌潮或漩滚涌潮,符合涌潮实际情况。通过各种潮前水深、潮前落潮流速和涌潮高度多方案试验研究,表明Bore 2010涌潮测控系统能很好地应用于涌潮水槽试验。     

涌潮的水槽模拟及验证

在涌潮玻璃水槽中，通过调节水槽两端变频器的频率控制潮前水深的稳定，使水体具有一定的潮前落潮流速，并以此为工况，增加下游变频器不同的运行频率模拟各种强度的涌潮，测试涌潮的传播速度、涌潮高度、流速垂向分布等水动力学特征参数，捕捉涌潮形态.在此基础上，选用2010年10月钱塘江河口盐官河段的现场实测资料对试验结果进行比较分析，结果表明涌潮水槽试验结果与盐官河段实地观测资料匹配良好.这说明涌潮玻璃水槽物理模型能成功模拟涌潮，适用于涌潮的测试研究.     

水流实验系统数据交互平台的设计与构建

为开展一体化实验,基于 ZigBee无线网络设计了水流实验仪器数据通信平台,通过定义水流实验中各种参数的数据格式,建立了水流实验系统数据交互平台。统一的数据格式由起始位、参量名称、标识、地址、数据值、单位、采样时间和终止位组成。数据格式的规范化使单一采集程序能识别各种数据,提高了水流实验系统的通用性,可为水流实验的一体化测控提供技术支持。     

物理模型试验中涌潮的产生和测控

在物理模型试验中复演天然涌潮,对其产生机理、变化过程、流域影响、产生的危害、治理方法、能量利用等方面进行研究,意义非常重大.物理模型中可采用多种装置产生涌潮,试验采用变频器控制水泵,在试验河段的上下游均设置闸板的玻璃水槽,研究涌潮产生的流程、控制和测量方法.     

强涌潮对桥墩墩身作用力试验研究

通过涌潮水槽试验对桥墩墩身涌潮作用力进行探索,分析涌潮压力分布及其变化特点,给出涌潮最大压力分布范围;研究强涌潮正向、斜向作用下分别位于迎潮面和隐蔽区的桥墩墩身受力差异,建立强涌潮对桥墩墩身作用力的计算经验公式。     

钱塘江河口斜坡式土堤水下防护面板稳定性试验

通过潮浪水槽中的斜坡式土堤模型试验，分析了涌潮作用下混凝土护面板的稳定性。试验表明，涌潮动力条件决定着护面板的底端高程，即面板的总宽度，面板的厚度与涌潮强弱的关系不大。     

曹娥江口门大闸涌潮作用力试验研究

利用涌潮水槽模拟研究钱塘江河口涌潮对曹娥江口门大闸的涌潮作用力,得出不同闸址位置、不同水闸底板高程条件下,大闸闸门的涌潮作用力特征.左岸闸址的闸门受到的涌潮作用力大于右岸,闸底板高程从-1.0 m变到-0.5 m及0.0 m,闸门受到的涌潮作用力依次减小17%、9%.     

建桥对钱塘江涌潮高度影响的试验研究

采用潮浪水槽和定床模型进行建桥对钱塘江涌潮高度影响的试验,结果表明涌潮高度的减小幅度与桥墩的阻水率成正比,因此为了保护涌潮的景观,在满足桥梁结构强度和安全的前提下,应尽量减小桥墩的阻水率.     

一体化测控闸门自动化系统在疏勒河昌马灌区的应用

一直以来,农业水资源利用由于监测手段和设备落后,对水资源利用效率研究的深度、精度还不够。因此疏勒河灌区引进澳大利亚"渠系一体化端至端明渠灌溉基础设施自动化系统",实现了渠道的全自动化控制和各项数据及信息采集。该系统在中国西北地区首家引进,目前还未有研究成果。本文详细介绍了一体化测控闸门系统的设计和主要功能,对一体化测控闸门与传统闸门进行了性价比分析,并进行了运行观测试验,对采集的灌溉流量数据与传统的人工测流数据进行了对比分析。     

涌潮作用下护滩块石起动研究

采用理论分析与试验研究相结合的方法，首先从理论上分析涌潮运动要素之间的关系，然后根据起动临界状态时的力学平衡条件，推导出涌潮作用下护滩块石稳定计算的结构公式。在公式中采用涌潮相对（滩地水深）高度表示其对护滩块石的动力作用，同时考虑了滩地水深对护滩块石稳定性的影响。在涌潮水槽试验中，进行了护滩块石在涌潮作用下的起动试验研究，验证了文中提出的块石稳定粒径计算公式的正确性，并根据试验结果率定了公式中的待定系数。     

钱塘江涌潮对风场响应的三维数值研究

台风作用下钱塘江涌潮观赏性强,破坏力大。结合台风期实测潮汐资料分析,基于三维数学模型研究了顺风和逆风条件下恒定风况对钱塘江涌潮水流的影响,得到了不同风况对涌潮高度、流速、传播速度和涌潮潮景的影响程度。顺风作用导致涌潮高度、流速和传播速度均增大,风速愈大,增加幅度愈大,涌潮流速沿水深分布愈不均匀。在顺风30 m/s风况下,盐官涌潮高度增加5%,涌潮流速增大33%,涌潮传播速度加快37%;顺风作用下,老盐仓回头潮更强,回头潮水位更高,反映了台风期间老盐仓经常出现回头潮翻越海堤堤顶的情况。逆风作用与顺风作用相反。计算结果与实际情况在定性上一致。     

钱塘江河口异型块体抗冲稳定特性试验研究

利用涌潮水槽模拟研究钱塘江河口海塘护脚异型块体在涌潮作用下的稳定特性 ,结合现场调查分析 ,认为单纯增加异型块体重量来提高块体的抗冲稳定性 ,效果不明显。有的异型块体尺寸、重量增加后 ,其稳定性反而降低。研究认为 ,对于涌潮作用的护脚异型块体 ,可通过在异型块体内嵌固块石混合料 (以减小异型块体群体孔隙率 )来提高其整体稳定性     

Experimental hydrodynamic study of the Qiantang River tidal bore

To study the hydrodynamics of tidal bore, a physical modeling study is carried out in a rectangular flume with considerations of the tidal bore heights, the propagation speeds, the tidal current velocities, the front steepness, and the bore shapes. After the validation with the field observations, the experimental results are analyzed, and it is shown that: (1) the greater initial ebb velocity or the larger initial water depth impedes the tidal bore propagation, (2) the maximum bore height appears at an initial ebb velocity in the range of 0.5 m/s-1.5 m/s, (3) when the Froude number exceeds 1.2, an undular bore appears, after it exceeds 1.3, a breaking bore occurs, and after it exceeds 1.7, the bore is broken.     

涌潮水流CFD数值模拟

涌潮是一种对涉水建筑物冲击巨大的非线性强间断流,实现涌潮的小尺度精细模拟是分析涉水建筑物在涌潮作用下结构稳定性的前提。采用大涡模拟(LES)技术求解N-S方程,利用流体体积法(VOF)实现对自由水面的追踪,边界上给定基于涌潮理论公式推导出的涨潮流速与水深条件,进行了涌潮的小尺度精细模拟。结果表明,数值模拟得到的涌潮传播速度与理论值比较接近,Fr < 1.3时为波状涌潮,Fr>1.5时为旋滚涌潮,涌潮形态分区与前人的试验成果吻合。在涌潮传播过程中,潮头处流速最大,且表层流速波动幅度始终大于中低层流速波动幅度,旋滚涌潮潮头水体紊动比波状涌潮强烈。模拟结果同时表明涌潮潮前水深与涌潮高度是影响潮头流速波动和形态的主要因素。上述涌潮模拟方法可为涌潮河段涉水建筑物的结构设计及安全评估提供参考。     

双向水槽的设计与研制

试验水槽是水力学及河流动力学开展研究的重要试验方法及设施之一。为了简化水槽试验的控制过程和提高试验精度,设计制作了国内首座可以双向运行的新型试验水槽。该水槽采用一种封闭循环的平衡式供水系统代替目前常用的供水系统,使得水槽试验的性能得以提升;同时,实现了水槽试验过程的全自动控制,包括阀门开启与关闭、泵的启动与关闭、流量的大小及水位控制等;并且可以实现水流的双向控制。     

三峡库区细沙输移运动状态的水槽试验研究

三峡库区内淤积泥沙均属细颗粒泥沙范畴,运动规律较为复杂。依靠传统泥沙理论即以挟沙力为判断标准,所得冲淤情况与实际观测情况有所出入,需进行进一步研究。在三峡库区典型淤沙河段——皇华城河段现场观测的基础上,通过水槽试验研究库区细颗粒泥沙的运动特点,对不同水深流速下细颗粒泥沙的运动状态进行归类整理,发现其淤积过程可根据水深与流速的不同划分为3个区域,即冲刷区、相对平衡输送区及淤积区,并指出用流速作为判断细沙输移状态的标准更符合库区实际冲淤情况。