水利工程沉沙池泥沙沉降计算方法讨论

水利工程沉沙地泥沙沉降计算方法大致可分为三类，即准静水沉降法、沉降概率法和超饱和输沙法，而最常用的计算方法是准静水沉降法和一度流超饱和输沙法。尽管准静水沉降法和一度流超饱和输沙法分别基于两种不同的理论基础，但笔者在研究中发现，经一定的数学公式推演，两种方法的计算公式可以彼此转化。在一定条件下，即在常数ｅ的指数很小时，准静水沉降法计算公式是一度流超饱和输沙法（不考虑水流挟沙力）的一种近似表达式。分段计算沉沙池时，在常数ｅ的指数小于等于０．４８９的条件下，两种方法计算泥沙分组含沙量之相对误差不大于２０％。计算段长度的选取对两种方法的计算结果误差影响最大。只要适当选取计算段长度，准静水沉降法可用来估算沉沙池内含沙量变化。     

浅析水利水电工程沉沙池泥沙沉降计算方法

本文对沙早水电工程沉沙池设计中最常用的泥沙沉降计算方法，准静水沉降法和一度流超饱和输沙法，从公式结构上进行了一定的分析研究，结果表明，在一定条件下，准静水沉降法之计算公式是一度流超饱和输沙法（不考虑水流挟沙能力）的一种近似表达式，可用来估算沉沙池内含沙量变化。     

水利工程沉沙池泥沙沉降计算方法分析与验证

介绍了水利工程沉沙池泥沙沉降计算方法,并结合实例对各种方法进行了分析验证。结果表明:采用准静水沉降法计算的泥沙分组沉降率与实测分组沉降率存在明显的偏差;泥沙颗粒平均粒径范围为0.175～0.570 mm、含沙量为0.25～1.00 kg/m3时计算泥沙沉降采用沉降概率法较为合适;二度流超饱和输沙法假设流速和扩散系数沿垂线方向为常数,但沉沙池中泥沙沿垂直分布为紊流且为不均匀流,因此该法存在缺陷;一度流超饱和输沙法考虑挟沙水流超饱和和水流向上紊流的特点,将悬移质泥沙粒径按大于或小于0.25 mm分别进行计算,其沉降率计算值与实际观测值非常接近,便于实际应用。     

用超饱和输沙法计算沉沙池泥沙沉降率的验证

泥沙沉降计算直接影响着沉沙池的设计，欲使设计成果与实际运行结果相符，重要的是选择沉沙池泥沙沉降计算方法。一度流超饱和输沙法是沉沙池设计中较常用的一种计算方法，用打渔张第五条渠、大禹渡平流型定期冲洗式沉沙池实测资料，对一度流超饱和输沙法进行验证，验证结果证明，一度流超饱和输沙法计算公式结构基本正确。只要α值选择合理，定能计算出比较符合实际的结果。用实到来料进行α值的回归分析，得到α值的经验公式，经验证计算，证明α的经验公式是比较正确的。建议在沉沙池的泥沙沉降计算中采用一度流超饱和输沙法，α按回归得到的经验公式计算。     

沉沙池分时段法泥沙沉降率计算研究

目前国内沉沙池的泥沙沉降率计算有准静水沉降法计算与超饱和输沙法计算两种,这两种计算理论还没有建立起具有普遍意义的水流泥沙运动函数关系。同时泥沙沉降率计算得到泥沙沉降率是判别沉沙池的长度、宽度和底坡是否的合理的重要依据,因此有必要对沉沙池的沙沉降率计算方法进行改进。通过应用E.A查马林教授的经验公式得到分时段法沉降率计算,并通过准静水沉降法和超饱和输沙法两种方法对比论证。结果表明:分时段沉降率法计算得到的泥沙沉降率与准静水沉降法和超饱和输沙法计算基本一致,误差不超过5%,说明分时段沉降率法是可行的。分时段沉降率法计算得到的水流泥沙运动规律与沉沙池运行宏观分析结果相同,因此模拟沉沙池的水流泥沙运动情况是可行的。     

有压隧洞内沉沙池泥沙沉降特性研究——以尼泊尔尼亚迪水电站为例

目前国内水电工程的沉沙池大都为布置于枢纽首部的无压式地面沉沙池,实际工程中限于地形地质条件,在有压式隧洞内设置沉沙池可能更加经济合理。以尼泊尔尼亚迪水电站有压隧洞内沉沙池为例,采用一度流超饱和输沙法对有压隧洞内沉沙池泥沙沉降特性进行了计算分析。结果表明:在设计条件下,进入水轮机发电水中总含沙量为0.625 kg/m3,其中粒径不小于0.2 mm的泥沙含量为0.062 5 kg/m3,大于等于设计沉降粒径的泥沙沉降率为84.55%。分析结果证明有压式隧洞内设置沉沙池可实现沉降悬移质泥沙的功能,可为其他工程有压隧洞内沉沙池的设计提供参考。     

非均匀沙水流挟沙力研究

本文对平衡输沙和不平衡输沙情况下非均匀沙水流挟沙力规律进行了研究，得到了平衡输沙时非均匀沙分组挟沙力公式及可能挟沙力经验曲线，定性分析了非均匀沙可能挟沙力与均匀沙挟沙力之间的差异，并且探讨了来沙条件对水流挟沙力的影响，提出了非平衡输沙时瞬时挟沙力和有效挟沙力概念及计算方法。     

以水流挟沙力和河床演变规律研究调水调沙的主要水沙指标

冲积性河流的河床在输水输沙过程中,调节流量及含沙量和泥沙组成(调水调沙)可以调节河床水力几何形态和水流挟沙力,追求水沙输运和河床演变的相对平衡。在分析水流挟沙力和河槽水力形态规律的基础上,研究调水调沙的流量、含沙量等主要水沙指标,可以解决河道输沙减淤和河槽相对稳定问题。     

一座黄河边沉沙池水力计算

应用一度流超饱和输沙法对一座以黄河水为水源的提水工程首部的沉沙池进行沉降淤积计算,对沉沙池沉降效率、出池和淤积泥沙粒径的计算结果进行分析,验证了此座沉沙池设计的合理性,并为类似沉沙池的设计计算提供参考。     

珠江河口潮汐水流挟沙力经验公式的探求

一、前言水流挟沙力是泥沙研究领域中的一个重要课题。河道的含沙量需要利用水流挟沙公式来计算,而含沙量又是河流输沙及河道演变的重要参数,因此,在进行河道冲淤计算时必须选择一个适当的水流挟沙力公式。目前对于河渠恒定流挟沙力的研究,国内外已有一些成果。而对于潮汐水     

涡管排沙技术研究的发展与前瞻

通过对涡管排推移质泥沙机理的分析及试验研究 ,提出涡管排沙的三个参数 :涡管分流比、截沙率及挟沙能力 .对涡管与渠道水流方向的夹角、渠中水流的佛劳德数及涡管开口宽度等参数与排沙效率的关系也分别进行了研究 .通过对悬移质分选沉降的理论研究 ,提出了悬移质涡管排沙的计算方法 ,该方法已成功地应用于沙湾县金沟河渠首水电站沉沙池的设计上 .文中还提出了涡管排沙技术有待研究的问题     

水利水电工程沉沙池的运行设计和原型观测

沉沙池作为多沙河流引水枢纽的重要建筑物,其正常运行是发挥枢纽工程效益的重要条件。沉沙池设计应根据河流泥沙情况及枢纽运行条件,提出合理的运行设计和原型观测设计。运行设计应满足沉沙池运行水位、设计入池流量、含沙量、泥沙沉降设计标准和运用时间等运用条件。原型观测设计要有针对性,根据工程等级、规模、类型、布置、水沙条件等,确定相应原型观测内容和观测布置。     

象限分析法分析沉水植物促淤效应

在研究浅水湖泊中沉水植物促淤、降低水体浊度的原理等问题时,已有的泥沙求解公式不适用,难以准确预测泥沙运动趋势及状态,这就要根据影响泥沙运动的水流流态进行分析。象限分析法近年来被用于分析泥沙运动状态。详细阐述了该方法的基本原理,介绍了通过实测离散数据用以分析紊动结构的方法,分析了试验数据,并揭示了沉水植物降低水体浊度的机理,即因为沉水植物的存在,在其冠顶以下形成下扫水流,将泥沙携带向床面,同时下扫水流在近床面处与该处的喷射水流混合,从而降低了自身能量,促使泥沙沉降、淤积。     

大表面负荷下斜板体型对沉砂池沉降特性影响试验

通过系统试验分别对布置普通斜板、翼片式斜板和无斜板时的矩形沉砂池在表面负荷为5.6～88 m~3/h·m~2共计12个工况下的沉降特性开展研究。试验分别选用了中值粒径为0.089 mm、不均匀系数为4.01、密度为2.45 t/m~3的天然沙和均一粒径为0.8～1.2 mm、密度为1.35 t/m~3的模型沙(核桃沙)进行试验。结果表明,在表面负荷小于80 m~3/h·m~2时,翼片式斜板沉砂池受颗粒物理性质如密度、粒径和黏性的影响较小,其翼片槽间特有的涡流区和环流区使其截砂率均高于普通斜板和无斜板沉砂池。当表面负荷为48 m~3/h·m~2与56 m~3/h·m~2时,翼片式斜板沉砂池的优势最为突出,截砂率高于其他二者约15%～20%。当表面负荷高于80 m~3/h·m~2时,翼片式斜板沉砂池内的副流流速随主流流速增大,阻碍了颗粒沉降,三种沉砂池的截砂率基本相同。随表面负荷的增大,各个沉砂池的二次悬浮逃逸出的沙量随之增多,在表面负荷小于48 m~3/h·m~2时,普通沉砂池的逃逸量约是普通斜板与翼片式斜板沉砂池的1.5倍。当表面负荷大于56 m~3/h·m~2时,翼片式斜板沉砂池的逃逸量仅约为其他两沉砂池的60%。     

三峡建库前后长江中游河道输沙率变化分析

三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究长江中游河道复式断面输沙强度问题,得出以下结论:三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的泥沙大幅度较少,长江中游沿程水文站同流量级输沙率明显减少;床沙粒径沿程出现不同程度的粗化,其中荆江河段粗化最为明显,螺山至武汉河段略有粗化;螺山站和汉口站在自然条件下平滩流量附近输沙强度出现峰值,对应的水流挟沙能力为极大值。     

分组水流挟沙力级配计算方法初探

从非均匀悬移质输沙不平衡条件入手,借助国内外大量的研究成果和计算方法,结合多年来黄河实测资料,建立了一套适合于黄河特点的分组水流挟沙力级配计算公式,认为分组水流挟沙力级配不仅与床沙级配有关外,还与上游来沙有关。     

基于HEC-RAS的梧桐山河流域泥沙输移特性分析

本文基于HEC-RAS软件建立梧桐山河一维水力学及泥沙输移模型,并利用实测资料对模型进行验证。利用该模型分析河道沿程水面线变化情况及泥沙输移特征。模型泥沙淤积计算表明河道淤积部位主要位于河道转折处及下游出口处,假定无降雨情况下输沙量近似为零,通过模拟计算场次暴雨流域出口断面泥沙输沙量,估算出流域年输沙总量为190.50t。该数学模型可以较好地反映流域内泥沙输移情况,研究成果对于预测梧桐山河流域泥沙淤积状况有重要意义。     

黄河内蒙段泥沙组成与力学运动特征

泥沙在水与河床演变中起到纽带作用,因粒径不同,其运动形态、运动规律以及对河床的作用等不尽相同。因此,研究河床演变就不能轻视泥沙的运动特性,尤其是黄河内蒙河段这种水沙异源的河道。根据实测和实际钻探采样资料,分析了该河段悬移质和河床质的泥沙组成。并以此为基础,从起动扬动、悬浮高度、挟沙能力等角度探讨了主要粒径泥沙在一定水流条件下的运动形态与规律。通过能量和功率方程求得黄河内蒙河段的推移质输沙率。结果表明,内蒙河段悬移质基本上由粒径小于0.080 mm的泥沙组成,而河床质主要粒径为0.100~0.500 mm,其中粒径为0.100~0.250 mm的泥沙活跃于冲淤过程。推移质输沙率的分析表明,来自黄河内蒙古河段上部的粗颗粒泥沙不易被水流长距离挟带,大部分淤积在三湖河口上游。     

挟沙水流的冲刷率及河床惯性的研究

在清水水流河床冲刷率的实验研究基础上，本文进一步研究了挟涉水流来沙率对冲刷率的影响。结果说明挟抄水流的冲刷率随来沙率与水流输沙力欠饱和度之比以负指数律降低。当来水挟抄率与水流饱和输抄率相等时，冲刷率降刊0。河床惯性是河床在非恒定流中一种重要的动力学性质。利用河床惯性与冲刷率的关系测量了各种沙样的河床惯性值。发现河床惯性随床沙颗粒分选系数增大而增大，分选系数很大时趋近于极限值50t／Tn0。利用河床惯性和河床变形方程得出了冲刷过程中水流输沙率沿程和随时间的变化规律，结果说明水流输沙率欠饱和度向下游以负指数律下降，这与冲刷率随实际水流挟沙率与欠饱和度之比以指数率下降的规律有耜同意义。河床惯性愈大，实际水流输沙率增长得愈慢。河床惯性与于容重及摩阻流速之比构成的无困次数A。代表河床变形和水流实际挟沙量对水流挟沙力变化的响应程度。