基于模型试验的导流墩对闸站合建工程通航水流条件的影响研究

闸站合建工程在闸行使通航功能时,导流墩附近出现回旋区、斜流等复杂水力现象,影响着船只通航安全性。采用物理模型试验方法对不同方案下的导流墩进行试验,并对试验结果进行分析。试验在自排工况下,设计了6种不同长度、不同开孔参数的导流墩方案对通航口门区水力特性进行研究。试验结果表明:方案4中导流墩适宜长度及开孔参数,可减小导流墩附近回旋区范围及墩头前斜流区,改善口门区水流流态,为通航提供了良好的水流条件,为类似闸站工程通航口门区整流方案提供参考。     

引航道通航水流条件数值模拟

采用数值模拟手段,计算了当引航道航道中心线与河流主流存在较大夹角时,船闸引航道口门区及其连接段区域不同流量下的水位、流速分布等水力特性.计算结果表明:各级流量下引航道口门区的斜流效应明显,影响口门区通航水流条件,分析各级流量下的通航水流条件后,确定其最高通航流量为4 000 m3/s,若要提高最高通航流量,应适当减小航道中心线与河道主流的夹角.通过对比分析数值模拟与物理模型试验的结果可知,该数学模型能较好地模拟引航道口门区水流条件.     

船闸下游口门区水流结构特征及流速极值预测方法

为明确船闸下游口门区水流结构特征并实现口门区通航水流条件定量预测,以船闸下游口门区概化模型为基础,采用数值模拟方法,开展了船闸下游口门区通航水流条件计算,研究了口门区水流结构特征和通航水流条件分布规律,并对来流流速、入流角、口门区几何参数等因素进行敏感性分析,提出了船闸下游口门区流速极值预测公式。结果表明：船闸下游口门区水流结构呈平面二维形态,经实际工程物理模型实测数据验证,回归分析得到的口门区流速极值预测公式的可靠性较好,为类似工程船闸下游口门区通航水流条件研究提供了一种方便快捷的预测方法。     

通航船模“静水复演”试验研究

 为了从船模试验资料中分离出航道水流的碍航作用，提出了一个“静水复演”的试验方法，即记录船模在航道航行的操纵过程，按此操纵过程在静水池中作复演试验，将二次试验航行参数进行向量迭加, 即可分离出影响船舶（队）航行的水流碍航参数。从而可认识口门区的斜流效应，得到斜流的特征量对船舶（队）的航行影响及其与斜流效应的关系。以三峡船闸上引航道为例，通过试验得到的斜流作用下船队的偏航距，其结果是基本合理的。     

高坝洲水利枢纽下游航道通航水流条件试验研究

高坝洲水利枢纽深孔和电厂联合泄流时，通航建筑物原布置方案下游航道口门区的回流范围，回流流速、纵向及横向流均较大，不能满足通航要求。试验研究结果表明，改变导航堤堤头的布置形式，减小水流流入航道的角度，可有效地改善流态，减小回流范围和回流流速值；采用增大过水面积（降低河床高程）和减小口门区过流量（升槽分流）等措施可减小纵、横向流速值，其中以“开槽分流”方案较好，能使口门区的纵、横向流速值达到通航标准。     

三峡临时船闸引航道外河段通航条件试验研究

对临时船闸引航道口门区及其以外河段按设计方案整治前后通航水流条件进行了对比试验研究，结果表明，采用炸礁、疏浚、建堤相结合的措施可以显著改善其通航条件，当长江流量为４５０００ｍ３／ｓ时，上游引航道口门区的最大横向流速与回流流速分别为０．３ｍ／ｓ和０．３８ｍ／ｓ，口门区以上河段航道中心线上的表面流只有２～３ｍ／ｓ；下游引航道口门区流速较小，口门区以下河段航道中心线上的表面流速大多在２ｍ／ｓ以内，经过整治后，水流条件满足通航要求     

分汊河段船闸引航道整治试验研究

大洑潭枢纽位于沅水上游,处在山区限制性河道,其通航水流条件十分复杂,不利于通航。针对上、下游引航道口门区和连接段水流条件差、横流较大、洲尾通航困难及小流量下通航水深不足等问题,设计和修建大洑潭枢纽船闸整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸引航道口门区、连接段及洲尾处通航水流条件进行系统的试验研究。模型试验结果表明,船闸枢纽平面布置存在缺陷,上游船闸引航道口门区及连接段水流条件易受江心洲分汊口斜流影响,尤其左右两汊同时泄流下,船舶航行难度较大。整治方案采取加长导航墙和修建丁坝、顺坝及开挖航槽等措施进行试验研究,发现优化方案④下的通航、船模水流条件得到明显改善,确定了在该条件下的最大通航流量,并论证了在此方案下通航的安全性和工程可行性。     

感潮河段支流口门枢纽布置方法研究

跨流域调水工程中,感潮河段支流口门枢纽受到用地条件限制常距江较近且开敞布置,进出口门水流受到非对称涨落潮流牵制,引水、排涝、通航功能协调困难。以新孟河延伸拓浚工程的界牌水利枢纽为例,通过物理模型与数学模型试验相结合的方法,研究枢纽水动力条件及存在问题,并在此基础上提出枢纽总体布置方法。结果表明:枢纽外江侧口门开敞,引排水受涨落潮牵制明显,致使入江口堤头凸出挑流,泵站、节制闸进口及引航道口门区存在斜流;而枢纽内河侧边界固定,且节制闸正对引河,引航道处于遮蔽区,引排水流平顺。枢纽整体布置遵循以下原则:新开引河口门区与主河道呈锐角布置,角度取决于涨落潮历时对比,协调引水功能;引河与主河道之间堤头形态呈梯级布置,下梯级为锐角,上梯级为钝角,协调排水功能;节制闸正对引河布置,船闸布置在节制闸常态缓流区侧,泵站布置在节制闸另一侧,重点协调通航功能;枢纽尽可能远离口门区,使泵站和引航道位于岸线遮蔽区,减弱不良流态,协调枢纽各功能并使其充分发挥 。     

红花水电站二线船闸下游引航道口门区通航水流条件改善研究

建立红花水电站整体物理模型,对红花水电站二线船闸下游口门区布置方案进行试验,参照常见的船闸下游口门区通航水流条件改善措施结合工程实际对工程方案进行优化,通过设置一定长度的透水式导流隔墙,有效改善二线船闸下游口门区的流态,使得口门区的水流条件能够满足通航要求。     

银盘水电站引航道水力学设计与试验研究

银盘水电站坝址地形条件十分复杂,通过比较不同的隔流堤长度、枢纽调度方式下的引航道口门区通航水流条件以及船模试验验证,分析探讨了不同泄洪方式及隔流堤长短对下游引航道口门区通航水流的影响.提出了合适的隔流堤长度及枢纽运行方式.模型试验成果表明:在最大通航流量下,短堤方案口门区通航水流条件要好于长堤方案,船模试验也证明,船舶上、下航行指标能满足船队进出口门航行条件的要求.     

悬沙冲淤问题的湍流两相模型

在双流体模型框架内统一二阶矩两相湍流模型的基础上，建立了改进的悬沙冲淤问题的湍流两相模型-湍流代数应力模型，这一模型不仅能反映两相湍流的各向异性特征，并且更深刻揭示了悬沙颗粒与流体的湍流相互作用的机理，以及浮力、回流及旋流等的影响。适用于河口悬沙冲淤及水库泥沙异重流等工程问题的模拟计算。     

斜式轴流泵机组选型与方案比较

通过佛山市南海区西樵镇吉赞电排站机组结构的选型与研究,介绍斜式轴流泵机组的结构形式、技术参数及选型原则,阐述斜式轴流泵机组具有结构简单、安装维修方便、安全可靠的优点;对斜式轴流泵的结构与安装进行研究,提出改进意见。建议在低扬程地区泵站工程中推广与应用斜式轴流泵。     

黄河郑州段河道冲淤变化及影响因素研究

以黄河下游郑州段多时段的遥感影像及水文资料为主要数据源,对黄河郑州段河道的淤积与演变及其与水沙的关系进行了研究。结果表明:黄河郑州段河道岸线、河道宽度、曲流位置和角度都有变化,且年际变化大;小浪底水库的投入运用,控制了下游的来水来沙条件,造成河道的摆动幅度减小,但弯曲长度增加,横河、斜河呈发展趋势;河道冲淤变化的主要影响因素为流量变化。     

A functional flows approach to selecting ecologically relevant flow metrics for environmental flow applications

The science and practice of environmental flows have advanced significantly over the last several decades. Most environmental flow approaches require quantifying the relationships between hydrologic change and biologic response, but this can be challenging to determine and implement due to high data requirements, limited transferability, and the abundance of hydrologic metrics available for evaluation. We suggest that a functional flows approach, focusing on elements of the natural flow regime known to sustain important ecosystem processes, offers a pathway for linking understanding of ecosystem processes with discrete, quantifiable measures of the flow regime for a broad range of native taxa and assemblages. Functional flow components can be identified as distinct aspects of the annual hydrograph that support key biophysical processes, such as wet season flood flows or spring recession flows, and then quantified by flow metrics, such as 5% exceedance flow or daily percent decrease in flow, respectively. By selecting a discrete set of flow metrics that measure key functional flow components, the spatial and temporal complexity of flow regimes can be managed in a holistic manner supportive of multiple ecological processes and native aquatic species requirements. We provide an overview of the functional flows approach to selecting a defined set of flow metrics and illustrate its application in two seasonally variable stream systems. We further discuss how a functional flows approach can be utilized as a conceptual model both within and outside of existing environmental flow frameworks to guide consideration of ecological processes when designing prescribed flow regimes.     

斜流效应的分析计算

参考国内外有关资料结合水力学试验的基础上,通过合理的简化假设 建立了斜流效应的半经验概算方法,并对葛洲坝和三峡工程中有关斜流效应进行了计算和试验验证。方法可供航道水力学研究及航道工程设计参考。     

侧向进水泵站流态模拟及改善研究

为解决侧向进水泵站前池和进水池内部大范围漩涡问题,以某一具体泵站为工程基础,基于三维不可压缩流体的雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,采用ANSYS CFX软件对前池和进水池进行数值计算,采用定性方法分析了前池和进水池所选横断面流态,采用定量方法分析了进水池内部所选纵断面特征线上轴向速度均匀度。通过数值计算流线图发现:对于原始方案,水流以斜交形式进入进水池,侧向进水泵站2#至5#进水池右侧边壁处存在大范围回流区域;为改善原侧向泵站进水结构的不良流态,通过多方案整流措施的数值计算,相比于原方案,采用导流墙和立柱相结合的整流措施,前池及进水池内大范围回流区域消失,整流后进水池纵断面特征线上的轴向速度均匀度总平均提高18.15%,最大提高至27.82%。研究成果为改善侧向进水泵站流态提供了参考。     

透水斜槛参数对溢洪道弯道水流改善效果的影响

为研究溢洪道泄槽弯道布置不同透水斜槛的水流改善效果,进行室内水工模型试验,对不同透水斜槛方案的弯道水流改善效果进行分析比较。结果表明:弯道布置透水斜槛能够改善水流条件,提高弯道水面均匀度,减小横断面水面差;当透水斜槛较高、条数较多而流量又较小时,将出现弯道凸岸水面高于凹岸的现象;利用回归分析方法,建立了考虑透水槛高、斜槛条数及透水率等参数的弯道水面改善效果预测模型,可供工程设计参考。     

斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究

为了研究斜向管涵进流对城市雨水泵站水力流态特性的影响,探寻改善不良流态的有效整流措施,基于计算流体动力学(CFD)方法,开展斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究。针对不良进水流态,通过在闸门井内设计布置了3种不同的整流措施,分析比较各整流措施对箱涵进水流态及其配水均匀性的改善效果,优选出最佳方案并进行物理模型试验验证。研究表明:斜向管涵进流容易造成箱涵各孔流量分配不均且存在偏流、回流、旋涡等不良流态,从而恶化前池进水流态和影响泵站安全运行;采用"分流墩、组合梁以及相背布置短导流墩"的组合式整流措施可以显著改善闸门井、箱涵以及前池进口处的不良流态,有效提高箱涵各孔的流量分配的均匀程度,其中箱涵各孔流量分配不平衡度降至±0.03之间、箱涵总流量分配均匀度提高为0.905。本文的研究成果可为同类型城市雨水泵站设计提供有益的参考。     

两相泥石流龙头的非恒定运动过程及能量特征

两相泥石流通常会出现高陡的龙头,其集中了大量的粗大卵石和砾石,呈现间歇性或波动性的运动。两相泥石流的运动除了取决于流体本身的流变特征外,液相和固相之间的能量传递也起到了重要作用,利用能量分析方法来研究两相泥石流固相、液相和龙头之间的能量转化机理是研究两相泥石流非恒定运动的有效途径。通过野外两相泥石流原型和水槽实验,研究其非恒定运动过程,结果表明,两相泥石流的龙头在泥石流起动初始阶段逐渐增长,当运动到一段距离后,趋于稳定。龙头高度和速度都有波动特征,通过能量分析建立了物理方程,分析证明两相泥石流龙头运动的平均速度正比于沟道的坡降和激发泥石流的洪水流量,反比于龙头的体积。     

The basic flow method for incorporating flow variability in environmental flows

The Basic Flow is a methodology used to calculate environmental flow needs for river regulation. It has gained increased recognition in Spain for hydrological planning. It is based on the study of irregularities in hydrological series of daily mean flows using the simple moving average model as a tool to extract the relevant information. The Basic Flow Methodology (BFM), beyond providing a unique minimum flow value, constitutes a complex management proposal for regulated rivers which includes other management aspects affecting the biological functioning of a river (such as the necessity of flow variability, bankfull flows or varying flow rates) through the establishment of monthly instream flow requirements. This paper presents a practical application of the BFM in the Silvan stream, a natural mountain stream impacted by a hydroelectric regulation project. Results are discussed in terms of physical habitat created and compared to those obtained from the application of another method based on the Instream Flow Incremental Methodology, using a set of computer programs (RHYHABSIM) for physical habitat simulation. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.