输配水管道沿程水头损失计算方法探讨

输配水管道是城市供水系统的重要组成部分,管道沿程水头损失计算又是输配水管道设计的核心.探讨了常用水头损失计算公式的适用范围及公式中参数的选择.水力计算应根据不同的水流流态采用与之适应的计算公式,并选取对应的水力计算参数,使水力计算成果准确可靠.     

南水北调中线沙河渡槽水力学试验研究

沙河渡槽全长约11.9 km,由5部份组成。为验证设计,采用水工物理模型与数学模型相结合的方法,对渡槽的水流运动特性进行了研究。结果表明：物理模型试验成果与数学模型计算成果吻合较好;设计流量与加大流量条件下,渡槽的水头损失计算值分别为1.750 m和1.946 m,而水头损失的设计值分别为1.770 m和1.968 m,设计值略大于计算值,水头略有盈余;设计流量与加大流量条件下,渡槽各段的水流衔接良好,无回流现象。     

透水丁坝壅水高度探讨

在前人研究的基础上,结合室内试验,把桩柱透水丁坝附近水流看作为穿过坝体的水流和从主槽而过水流的汇流情况,将透水丁坝所造成的局部水头损失看作过坝水流类似拦污栅的水头损失和主槽水流断面突然扩大的水头损失的叠加.以此建立能量方程式,得出桩柱透水丁坝壅水高度的计算公式.公式表明:桩柱透水丁坝壅水高度主要与透水丁坝坝长D,下游河道水深H,来流佛汝德数Fr和透水率η有关.经试验资料验证,计算结果十分符合,可以为进一步研究透水丁坝水力特性和工程设计提供参考.     

有连接管的调压室水头损失系数研究

利用调压室水头损失的局部模型试验成果,研究了连接管中水流方向、连接管尺寸以及流量比对具有连接管的阻抗式调压室水头损失系数的影响。研究结果表明,调压室水头损失系数并不是仅与水流方向、连接管尺寸有关的常数,因此在对调压室系统的水力过渡过程计算中,需结合模型试验成果和数值计算结果分析确定调压室水头损失系数。     

渐变河道水流结构及局部水头损失特性研究

河宽渐变是天然河道的普遍形态特征。运用声学多普勒流速仪（ADV）测量了渐变河道模型的水流结构。试验结果表明：渐变河道形态对水流结构影响明显,在渐缩段和渐扩段产生二次环流,前者影响效应大于后者,且方向相反。基于 SMS 水动力学模型对渐变河道水流特性进行了二维数值模拟,与实测值吻合较好,并计算分析了局部水头损失系数沿程的变化规律。     

基于量纲分析的内镶圆柱式毛管局部水头损失研究

为了研究内镶圆柱式毛管局部水头损失规律,本文对常见4种滴灌管进行了灌水试验,同时采用CFD数值分析对4种滴灌管进行了模拟与分析验证,在此基础上,对12种滴灌管进行了模拟研究,通过量纲分析研究了毛管局部水头损失影响因素。结果表明:毛管总水头损失模拟值与实测值吻合度较好;毛管局部水头损失与毛管内径、滴头内径、滴头长度、水流流速、水流运动黏滞系数有关;毛管局部水头损失占沿程水头损失的比值与滴头间距密切相关,以Φ16毛管为例,毛管局部水头损失是沿程水头损失的0.23~1.89倍,毛管层流段水头损失很小,在不需精确计算时可忽略不计。研究结果可为管网水力计算提供参考。     

干支流交汇河段水流泥沙特性研究综述

水流交汇现象普遍存在于自然界和人类工程的多种水力系统中,交汇河段水流泥沙特性的研究对防洪规划、航运交通和生态环境等均具有重要意义。从流场分区、水面形态、螺旋流、水流结构、能量损失及泥沙特性等方面较为系统地总结了近70年来干支流交汇河段水流泥沙特性的研究成果,并对未来发展前景进行了展望。     

内加强月牙肋三岔管水力特性数值模拟

本文对西龙池抽水蓄能电站的三岔管双向水流水力特性进行研究。选用定常不可压缩流动的N S方程和RNGk ε湍流模型,计算了3种分岔角的流动,得到了分岔角、肋宽比和分流比对岔管水头损失的影响。分析了不同工况下水头损失的形成机理。研究结果认为分岔角增大将使水头损失加大,内加强月牙肋使水头损失减小,水头损失与两岔管的分流比密切相关。所得结果与物理模型试验结果相互验证。     

水流交汇区的水动力学特性数值模拟

为开展水流交汇区污染物浓度分布研究,进行水流交汇区水动力学特性的数值模拟,建立适用于水流交汇区的水气两相流数学模型。模型采用Weber试验数据进行验证,验证结果表明模型模拟的自由水面、流场与试验结果吻合较好。针对交汇区浓度分布试验的研究需要,模拟分析了不同交汇角、流量比和动量比对交汇区水动力学特性的影响。研究结果表明:分离区的范围随交汇角、流量比和动量比的减小而逐渐缩小直至分离区消失,交汇角、流量比和动量比越小,交汇口上游水位的壅高及分离区内水位的下降程度越不明显。     

生态沟渠淹没刚性植被局部水头损失系数研究

在生态沟渠的过流能力和断面尺寸设计中,断面阻水特性以及平均流速是非常重要的因素。以往的研究多基于力学平衡方程,但往往仅考虑了植被的阻水作用而忽略了沟渠边壁及底板的阻水作用。从能量方程角度,将植被引起的水头损失看作局部水头损失,把边壁和底板引起的水头损失看作沿程水头损失,对含刚性植被矩形水槽试验资料进行多元回归分析,得到了刚性植被局部水头损失系数ε的经验公式和断面平均流速v的计算公式,经试验资料验证,并与通过植被阻力系数Cd推求的流速相关公式对比,得出本文提出的刚性植被局部水头损失系数经验公式和含刚性植被矩形生态沟渠断面平均流速计算公式计算的精确度较高,可为生态沟渠的设计提供参考。     

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。     

空腔回流区水沙特性的计算分析

建立了回流区水深平均平面二维水流泥沙数学模型，提出了平衡输水模式下回流区泥沙淤积计算方法；工江科学院空腔回尼沙淤积水槽试验数据，验证了回流区泥沙淤各计算方法的可行性和精度；通过数模计算分析，一方面加深了空腔回流区环流结构及含沙量分布的机理认识，另一方面研究了模型主炫对回流区水沙特性的影响。     

基于最小可用能耗率原理的河流水沙数学模型

本文把河流视为具有能量紊动黏性热耗散结构的开放系统，根据耗散结构的熵和能耗理论，提出了保持冲积河流稳定的最小可用能耗率原理和公式。该原理全面地反映了河道输水输沙的能耗特性，在数学上完整地表达了冲积河流河床演变的基本原理——自动调整作用原理。应用该原理的公式封闭河床演变方程组，建立了冲积河流河道输水输沙优化的数学模型，根据该模型的计算结果分析了黄河下游河道输水输沙的规律，并解释了河床演变的各种现象。应用该模型计算了黄河下游各河段输水输沙优化的临界指标，并提出了有利于改善小浪底水库调水调沙运用的建议，为小浪底水库调水调沙提供参考。     

排沙漏斗水流结构及对输沙过程的影响

经过十多年研究与总结，新疆农业大学相继推出了两种不同型式的排沙漏斗结构形式，分别用于排除来流中的推移质及悬移质泥沙。模型试验及部分原型观测的资料表明，其排沙效果好，且耗水量小。本文首次利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）测试了其中一种结构形式排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性及紊动特性进行了分析和研究。同时还分析了其对输沙过程所产生的影响，为进一步优化此类型排沙漏斗的体型打下了基础     

复式渠槽水沙输移特性研究综述

水流运动特性受边界的影响较大,由于复式渠槽特有的几何特征和边界条件,当发生漫滩流时,水流结构比较复杂,水流特性和泥沙输移规律均不同于单一渠槽。分别对顺直和弯曲复式渠槽漫滩情况下的流速分布、剪切力分布、水流阻力及泥沙输移特性进行归纳和分析。从复式断面形态、滩槽交互区动量交换、推移质泥沙运动特性以及自然因素条件对水沙输移特性的影响4个方面,对复式渠槽水沙输移特性的研究趋势进行了展望。     

黄河下游河道输沙泄洪机理、能力及治理前景

经过我国几代人对黄河泥沙输移的研究和实践,认识已有重大突破。围绕黄河高含沙水流运动规律及应用前景这个中心,研究了高,低含沙水流运动规律多方面问题,为多沙河流防洪规划提出了新的指导原则。其中黄河下游可以利用高含沙洪水输沙入海,窄深河道洪水的非恒定性输沙泄洪机理是新的治黄主张的理论基础。     

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。     

交汇河道水沙运动与河床响应研究进展

汇流是平原河网常见的河道形态,河网交汇处伴随着水流、含沙量、地形、水温、生态和环境等的突变,是控制水、沙、污染物输移的重要节点,因此了解汇流处水、沙等物质输移和特殊床面形态对日益恶化的河网水环境的综合治理有非常重要的理论和实际意义。笔者主要从交汇河道的特殊水流结构、泥沙运动规律以及河床对水沙运动的响应分别进行概述和总结,提出了目前交汇河道研究中存在的一些问题,并对交汇河道水沙运动与河床响应研究的研究方向提出了展望。     

条件概率在推悬比统计分析中的应用

本文依据概率论原理，通过建立条件频率曲线的方法，论证推悬比的频率曲线，即悬移质发生的条件，相应推移有条件频率曲线。以长江新厂站实测资料例，对如何建立频率的曲线的工作程序，方法、图表等，作了详细说明，为泥沙工程中确定推移量、延长推移质系列、改进泥沙测验布局，提供了一个新方法。