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。     

不同坡降影响下弯道式引水渠首水流三维数值模拟研究

采用基于VOF法的RNGkε-紊流模型,对不同横向坡降下的弯道式引水渠首水流进行三维数值模拟,分析了弯道段渠底坡降对水流速度场的影响。计算结果表明:存在一定横向坡降的弯道较平坡相比,在凹岸处增加了一个与主环流同向的小环流,且其纵向主流速最大值向凹岸偏移程度大于平坡。由此得出,存在一定横向坡降时的弯道式引水渠首的水流流速结构更有利于引水渠首引水排沙的需求,能更好的满足实际工程需要。     

弯道推移质泥沙运动特性及其对河道演变的影响

弯曲河道水流、泥沙的运动特性与顺直段不同,存在横向流速与横向输沙。在考虑了弯道河段横向水流影响的条件下,导出了弯道河段泥沙的起动流速公式,并进行了合理性分析,认为在相同的纵向流速条件下,弯道段凹岸侧泥沙的起动粒径和泥沙输移速率均较顺直段大。同时结合弯道段水流和泥沙的运动特性阐明了弯道河段的演变规律。     

弯道推移质泥沙运动特性及其对河道演变的影响

弯曲河道水流、泥沙的运动特性与顺直段不同 ,存在横向流速与横向输沙。在考虑了弯道河段横向水流影响的条件下 ,导出了弯道河段泥沙的起动流速公式 ,并进行了合理性分析 ,认为在相同的纵向流速条件下 ,弯道段凹岸侧泥沙的起动粒径和泥沙输移速率均较顺直段大。同时结合弯道段水流和泥沙的运动特性阐明了弯道河段的演变规律。     

明渠均匀流流速横向分布的涡黏性模型

为了研究明渠水流的运动特性,开展了明渠水流流速横向分布数学模型的研究。本文根据量纲分析方法和实验资料,得到水流横向剪切作用下横向涡黏性系数的关系式;基于均匀流的水流运动方程,按照有限差分方法,建立流速横向分布计算模型。该模型具有计算简单、快捷和精度较高的优点,且数值计算不受横向涡黏性系数的结构形式和断面形态的影响。采用明渠水流实验资料验证数学模型,数学模型计算的流速横向分布与实验资料较一致,具有较高的理论意义和应用价值。     

关于沉沙池计算中的水流挟沙力

一度流超饱和输沙法是考虑了超饱和输沙特点的泥沙沉降计算方法．沉沙池内水流挟沙力是一定水力和床沙组成条件下水流挟带床沙质的能力．从已建沉沙池沉降标准、池内设计水流水力以及床沙组成条件来看，沉沙池运行前期、中期水流挟沙力一般都很小．用一度流趋饱和输沙法计算沉沙池沉降率时可不考虑水流换沙力的影响．均匀流条件下，用不考虑挟沙力和考虑挟沙力的一度流超饱和输沙法分别计算沉沙池的沉降率，二者相对误差取决于挟沙力与进口含沙量之比，该比值小于0．2时，相对误差小于20％．沉沙池内挟沙力与进口含沙量之比小于0.2时，用一度流趋饱和输沙法计算沉沙池的沉降率，可不考虑水流挟沙力的影响．     

黄河下游冬季河床冲淤过程的模拟

本文建立了模拟黄河下游冬季输沙及河床变化的数学模型。根据实测资料对明流（不结冰）情况下的经验输沙公式进行了修正以用于冰盖水流的情况。在本模型中计算了模拟河段内各个断面在每个时段的水流条件、输沙率及河床的断面形态。在河床演变过程中根据河流最小能耗原理对河宽的变化进行了调整。冲淤沿断面的横向分布是根据有效拖曳力的原则分配的。模拟结果与实测资料相当吻合。     

复式断面河槽流速横向分布及其对滩唇形成的影响

通过对水流微小控制体进行受力分析,建立了复式断面流速横向分布模型,该模型考虑了侧向副流惯性力的影响。采用实验资料对该模型进行检验,模型计算值与实测值符合较好。运用该模型计算了不同条件下复式断面流速和挟沙力的横向分布,并定量分析了横向分布特性对滩唇形成的影响。分析表明,水流漫滩时,复式断面的横向挟沙力变幅较大,尤其是在主槽和河漫滩交界处,挟沙力减小迅速,而含沙量减小相对较小,泥沙发生淤积,容易形成滩唇。单从水流挟沙力角度考虑,水流漫滩后水深越小、滩槽的糙率差越大,越容易形成滩唇。     

黄河下游河道冲淤计算方法

本文介绍黄河规划治理中常采用的下游河道冲淤计算方法.黄河下游来水含沙量大,含沙量变幅大,河床边界条件复杂,特别是漫滩洪水及高含沙洪水,洪峰沿程传播变形及滩槽水流横向交换引起的滩槽冲淤变形均较明显.实际上是三维非恒定流的河床变形问题.本计算方法由黄河下游实测水沙资料分析求得黄河下游各水文断面主槽输沙公式,它反映了黄河下游各断面输沙率不仅与本断面水力条件有关,而且与上游断面来水含沙量有关.根据下游河道型态特性对河床边界条件进行概化处理,运用一维河床变形的三个基本方程进行河床变形计算.漫滩洪水采用马斯京根法进行洪水推演,将不断进行的滩槽水沙横向交换概化为分段进出的漫滩水流.在每小段进出口处进行滩槽水流混合及滩槽分流计算,在每小段内分别进行滩地和主槽的一维冲淤计算.经过三十余年实测资料验证,不论冲淤总量还是沿程各河段及横向滩槽冲淤分布均较符合实际.     

苏通长江公路大桥河段通航水流条件数值模拟

为模拟苏通长江大桥河段水流条件,采用二维浅水方程,建立了水流数学模型,并根据实测资料进行了潮位、流速流向过程、流速分布的验证计算,能够较准确复演天然河道的水流条件,在此基础上开展了苏通长江大桥建桥前后通航水流条件计算,计算结果表明,采用东线桥位双塔斜拉桥对通航水流条件影响最小。     

基于流溪河模型的连江流域洪水模拟

为了提高连江流域洪水预报的技术水平和精度,探讨流溪河模型在大流域洪水预报中应用的效果,该文采用SRTM和USGS的DEM数据,分别建立了连江流域洪水预报流溪河模型,采用1场实测洪水对模型参数进行了优选,并对2场实测洪水进行了模拟,发现流溪河模型可较好的模拟连江流域洪水过程。研究发现,采用空间分辨率为90 m的SRTM的DEM建立的流溪河模型计算量是以1000 m的USGS的DEM建立的模型的计算量的56倍,但两者洪水模拟的效果相当。     

拱坝塑性极限分析方法

介绍了静力法构建完备的静力容许内力场和线性屈服函数,以及机构法构建完备的机构容许位移增量场、关联的流动法则及机构相容条件,并列出求拱坝极限荷载下限值的线性规划模型;对拱坝塑性极限分析法如何线性化作了阐述。     

缅甸瑞丽江水电站泥沙模型试验研究

阐述了瑞丽江水电站泥沙模型试验的主要内容和试验方法。通过模型试验研究,肯定了拉沙洞前置的合理性;确定了水库调度的具体方案;并由右岸拉沙底孔的拉沙效果提出加设机组的构想。     

南方季节性缺水河流逐月保证率设定法的改进

改进计算生态基流的逐月保证率设定法以适用于南方季节性缺水河流。构建逐月保证率设定模型,综合分析各类影响设定保证率因素,构建模型评价指标体系及评价标准,耦合AHP与熵值法求解指标组合权重,运用模糊综合评价法求评价值,并通过对比Tennant法、年内展布法等耦合最终适宜生态基流过程。以秦淮河流域为例,将计算结果与传统逐月保证率设定法计算结果对比,验证了改进方法的可靠性与优越性。     

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。     

悬浮物输运的数学模型

为了研究镇江内湖悬浮物的输移运动规律，建立了二维悬浮物输运数学模型。模型考虑了风场及潮流作用下悬浮物的输运，同时还考虑了悬浮物的沉降和再悬浮机制，采用切应力概念确定悬浮物的起悬量和沉降量。在无结构网格上对水流和悬浮物输运方程进行有限体积的积分离散，应用高性能的Osher格式计算水量、动量及悬浮物输运等通量，提高了数值模拟的精度。应用2次大规模水文和悬浮物含量的野外同步监测资料对模型进行了验证。模拟值与实测值吻合较好，表明模型能合理地反映内湖水流及悬浮物的运动规律。     

堆石坝混凝土面板温度应力分析研究

本文结合新疆吉林台面板堆石坝的设计方案,应用能模拟堆石体施工过程的有限元模型和计算方法,研究了寒冷地区的堆石坝混凝土面板在温度荷载作用下的应力分布规律.同时,通过在面板与垫层以及面板与趾板之间不设置接触单元和设置接触单元的两种计算方案的比较,探讨接触单元在混凝土面板温度应力有限元计算模型中的应用.计算研究表明,在冬天寒流侵袭时,面板中下部将出现大于混凝土抗拉强度的拉应力值;设置文中所述的接触单元是可行的,这样更能模拟面板的实际受力情况.     

混凝土重力坝安全监测的位移混合模型

根据数理统计分析方法建立混凝土坝位移混合监控模型,对模型中的温度因子和时效因子进行扩充。结合东北地区某混凝土重力坝原型观测资料,详细介绍了建立混合监控模型的基本过程,计算结果表明混合监控模型的拟合精度较高,可以在大坝安全监测中发挥重要作用。     

三里坪大坝两岸工程地质特征差异分析

三里坪水电站大坝为建造在复杂构造背景下的碾压混凝土双曲拱坝,大坝两岸工程地质特征差异明显,主要表现为大坝左右两岸断层和裂隙的组合形式有明显差异,设计及施工中需针对大坝两岸差异性工程地质缺陷采取不同的应对方案。简要介绍了三里坪水电站复杂构造背景下的大坝工程地质特征,并据此对左岸底滑面和右岸侧滑面作了地质模型概化。分析结果给坝肩抗滑稳定计算提供了理论依据。     

氯离子掺量对硅酸盐水泥和复合水泥浆体流变性能的影响

为实现海砂的直接使用,对不同氯离子掺量对PⅡ水泥和复合水泥在标准稠度用水量、凝结时间和流变性能的影响进行研究。结果表明:随着氯离子含量的增加,PⅡ水泥的标准稠度用水量上升,复合水泥的标准稠度用水量下降;PⅡ水泥和复合水泥浆体均出现促凝现象;PⅡ水泥和复合水泥浆体均属于宾汉姆模型,相关性良好;氯离子对复合水泥浆体的影响较大且其流变参数均大于PⅡ水泥,在水灰比一样的条件下,复合水泥浆体的工作性能较差。