明渠流动条件下单圆墩的阻水效应数值模拟

该文利用数值模拟手段探究明渠流动条件下单圆墩阻水效应特征。数值模型基于商用软件Fluent的气、水两相流模块,自由液面的捕捉选取VOF模型。通过分析明渠水流中单墩柱放置前后局部水位差,建立了阻水效应特性与流态因子之间的关系式。定量分析了墩柱阻水效应的空间影响范围及阻水强度,同时通过系列数值实验率定了单圆墩阻水系数经验公式hw* (y*)= Ae?(y*/B)2中的A、B参数,该经验公式由作者通过物理模型实验获得。研究成果可为大尺度河流水动力模拟中桥梁墩柱的概化提供一定参考依据。     

珠江三角洲网河区工程群体对河流的宏观影响研究

该文根据工程群体实际占用河道的涉水工程发展趋势,利用概化后的天然河道建立数学模型,模拟珠江三角洲工程群体对网河区水动力环境干扰的叠加影响,研究不同的涉水工程分布密度和阻水面积比对三角洲网河水位和分流比的影响程度和趋势。研究表明,珠江三角洲工程数量增长的快慢直接影响着网河区水位抬高的幅度和速度,涉水工程分布密度的增幅,直接关系着网河区分流比的动态变化,分布密度增幅较快的区域分流比减小,反之,增大;工程阻水面积的不同也影响着网河水动力环境,阻水面积较小时,网河区水位抬升幅度不大,阻水面积比较大时,局部地区的水位有明显的增加,当阻水面积增大到一定的程度时,网河区的水位将全面"升级"。     

城市行洪河道桥群阻水叠加效应量化研究

针对城市行洪河道桥梁群形成的叠加阻水效应问题,以南京市重要行洪通道秦淮河为例,考虑桥墩不过水边界等因素,建立了秦淮河涉水桥梁群的平面二维水流数学模型,对桥群阻水叠加效应进行量化分析。分析结果表明,河道上游水流受桥梁群阻水影响,水位壅高较为明显,壅水高度随桥墩数量的增加而增大。基于计算结果,推导出了桥梁群壅水高度计算公式,并通过滁河六合城区段桥群壅水叠加影响进行了验证,验证结果良好。同时,给出了桥墩在河道两侧及河道中心的位置影响系数值,阐明了桥群壅水叠加机理;所建立的壅水叠加公式较好地反映了河道桥群的阻水叠加效应,为城市河道桥群壅水叠加影响的量化分析研究提供了科学依据。     

平原河道桥墩群阻水壅高试验研究

以南京秦淮新河为参考原型,建立河道桥群概化试验模型,定量研究平原河道桥群阻水叠加效应.试验结果表明:上游水流受桥墩阻水影响,水位壅高明显,壅水高度随桥墩数量的增加而增大,壅高范围随着桥墩数量的增多而延长;对于概化河道(流量1000 m3/s,流速2.5 m/s,阻水率6％),河道中心线最大壅水高度36 cm,壅水范围150 m;在桥梁群上游150 m位置处,6座桥梁组成的桥梁群引起的壅高值为单座桥梁壅高值的1.5倍.研究成果对评估桥梁等涉水建筑物引起的阻水影响具有参考意义.     

地下岩溶及其构造与阻水相关的特征分析及阻水效果研究

根据某工程区域地质构造特征、工程区地层分布、场地地质条件及地下水与地表水的水力联系状况，对前人提出的场区内存在“东阻水体”的阻水效果进行了试验研究。通过大量物探工作确定东阻水体的空间分布，并分别在“东阻水体”及其两侧布置了6个钻孔进行抽水试验，验证了“东阻水体”具有良好的阻水性能，对地下采矿巷道的安全施工提供了条件。     

北京市大中型水库下游河道行洪能力分析——以怀柔水库为例

大中型水库在发生超标准洪水时，下游河道及两岸保护区会面临巨大的洪水风险。为保障河道行洪安全，需要对河道行洪能力进行分析，确定其过流能力及阻水建筑物对行洪的影响。以怀柔水库下游主河道怀河为例，利用一二维水动力模型，阐述了如何构建数值模型，设置合适的模拟方案并分析方案结果。结果显示了怀河的具体行洪能力，并针对怀河上阻水建筑物的影响做了进一步的研究，结果表明阻水建筑物会对河道水位及漫堤后的淹没范围造成不利影响，壅高水位并增大淹没面积，为保障行洪安全应尽量减少阻水建筑物，避免不利影响。     

珠江河口地区桥梁阻水效应分析

该文根据珠江河口地区已建桥梁情况,对桥梁建设后的阻水效应进行分析。研究结果表明：在珠江河口地区,桥梁的阻水效应与桥墩阻水比有关,阻水比越大,阻水效应越大;桥梁所在河道断面的流速越大,阻水效应就越大;同时桥梁阻水还存在叠加效应,桥梁间距越小,叠加效应越明显,但当桥梁间距超出一定范围后,其叠加效应将不再明显。     

涉水桥梁阻水比与上游水位壅高相关性研究

采用宽水槽物理模型概化试验方法,以珠江河口地区圆柱型桥墩为例,进行桥墩阻水特性研究,提出了涉水桥梁上游水位壅高与桥墩阻水比、河道流速的关系,并绘制了以阻水比和流速为坐标的上游水位等壅高线图,可为涉水桥梁工程规划建设提供参考。     

桥梁阻水壅高值计算方法分析

跨河桥梁由于在河道内布置桥墩、桥台,缩窄了天然河流行洪断面,造成桥位局部河段水位壅高,对沿河两岸防洪存在不利影响。该文以广河高速公路惠河段跨山区河流的路溪河一桥、二桥为例,采用桥墩阻水壅高计算经验公式与一维水动力数学模型,对桥墩阻水壅高值进行计算分析,并给出了经验公式适用程度的结论。     

佛山市中心组团桥梁群对河道影响的数值分析

在不同频率流量和阻水程度条件下,采用一维明渠非恒定流网河数学模型,分析规划中的佛山市桥梁群对区间河道洪季行洪、枯季水环境的影响,计算洪季不同频率洪峰流量下规划桥梁群对区间河道行洪洪水位、分流比的影响,枯季时规划桥梁群对区间河道过流量、分流比的影响,结果表明,利用一维网河数学模型计算佛山市中心组团规划桥梁群对区间河道断面平均水位、流量和流速的影响,结果有足够的数值精度,是可信的。     

河道多桥连续壅水分析

在实际工程中，经常遇到河段多桥连续壅水计算问题，本文在单座桥梁壅水计算方法的基础上，给出了一种比较简单实用的关于多桥连续壅水高度的计算方法。对于上游任一断面，当其断面处于下游桥梁的壅水范围之内时，它的壅水高度应该是下游桥梁在这个断面产生的壅水高度之和。黄河府谷段多桥连续壅水的实例计算结果表明，多桥连续壅水高度的计算方法简便易行。     

水库淤积上延问题的分析

在含沙河流上修建水库，河流所挟带的泥沙必须也要在水回水区内落淤。在多泥沙河流上修建的水库，水库淤积异常剧烈，而且泥沙淤积不仅发生在水库回水范围以内，也发生在回水范围以上，这种超出水库回水范围的泥沙淤积问题就是水库淤积上延问题，即欲称的“翘尾巴”淤积，本文介绍了我国水库淤积上延的情况及其对库周环境的影响，根据野外实测资料及室内试验资料的分析，本文提出了两个予估水库淤积上延程度的公式，可供进行水库规划     

Wood‐induced backwater effects in lowland streams

Placement of wood in streams has become a common method to increase ecological value in river and stream restoration and is widely used in natural environments. Water managers, however, are often hesitant to introduce wood in channels that drain agricultural and urban areas because of backwater effect concerns. This study aims to better understand the dependence of wood‐induced backwater effects on cross‐sectional area reduction and on discharge variation. A newly developed, one‐dimensional stationary model demonstrates how a reduction in water level over the wood patch significantly increases directly after wood insertion. The water level drop is found to increase with discharge, up to a maximum level. If the discharge increases beyond this maximum, the water level drop reduces to a value that may represent the situation without wood. This reduction predominately depends on the obstruction ratio, calculated as the area covered by wood in the channel cross section divided by the total cross‐sectional area. The model was calibrated with data from a field study in four lowland streams in the Netherlands. The field study showed that morphologic adjustments in the stream and reorientation of the woody material reduced the water level reduction over the patches in time. The backwater effects can thus be reduced by optimizing the location where wood patches are placed and by manipulating the obstruction ratio. The model can function as a generic tool to achieve a stream design with wood that optimizes the hydrological and ecological potential of streams.     

掺气坎后射流空腔积水的二维 紊流数值模拟

在不考虑掺气浓度分布情况下将掺气坎上的水流流动按水气分层两相流进行研究,采用 VOF方法和k}e紊流模型进行数值模拟,得出了不同类型坎下积水情况和水舌形态。研究认为,掺 气坎体型尺寸及下泄流量不变时,掺气空腔内积水程度随泄槽底坡加大而减弱直至消失;掺气坎体型 不变,佛氏数的变化仅随流速变化时,佛氏数增大则积水程度减弱直至消失。对某大型水利工程放空 洞掺气挑坎的数值计算结果与试验结果吻合较好,表明将紊流数学模型用于掺气坎后射流空腔积水的 数值模拟是合理可行的。     

重庆市主城区河段冲淤特性分析

重庆市主城区河段处于三峡水库变动回水区范围内,又是嘉陵江汇入长江的河段,两江相互顶托,水流条件和泥沙运动十分复杂,本文依据长江委上游水文局1961年、1992-2003年观测资料,特别是2003年全河段的观测资料,初步分析重庆主城区河段走沙过程及该河段冲淤规律,为减少变动回水区的泥沙淤积提供科学依据。     

三门峡水库淤积上延机理的研究

本文分析了三门峡水库渭河下游实测资料，认为前期淤积使潼关河段同流量流速降低，使渭河下游主槽过洪通过减小、洪水流速降低，而洪水是维持潼关及渭河下游动态冲淤平衡的动力，因此，前期淤积是造成渭河下游淤积上延严重的根本原因，流速降低破坏了渭河干流推移质和支流推移质进入渭河后的输沙平衡，这也是渭河下游淤积上延严重的原因之一。     

河道型水库动库容分析方法

提出附加调蓄量的概念,采用附加滩地断面积的方法模拟附加调蓄量,使河道水流系统的蓄量等价于水库的实际蓄量.通过反分析方法确定区间入流过程,应用具有附加滩地的河道水流系统模拟水库调洪系统.通过四点线性隐格式求解河道水流方程,建立水库动库容的分析方法,并成功地应用于水口水库的洪水演进模拟,得到了静库容方法与动库容方法推算入库流量的误差.计算结果表明,本文方法是可行的,可以应用于工程实际.     

壅水情况下非均匀流糙率系数研究

非均匀流的水力特性不同于均匀流,水力特性的变化有可能引起糙率的变化。本文采用数值模拟的方法,运用立面二维数学模型对壅水情况下的明渠非均匀流进行模拟,研究非均匀流情况下水力特性和糙率系数的关系。研究表明:壅水情况下,非均匀流能量损失沿程减小,但糙率系数却是沿程增大的。非均匀流中能量损失及糙率系数之间的这种关系是不同于均匀流的,这是非均匀流不同于均匀流的特点之一。根据数值计算结果,拟合得到了较为实用的壅水情况下明渠非均匀流糙率的计算式。将该式用于水库回水水面线计算得到的结果与采用均匀流糙率的计算结果差别较明显,说明采用非均匀流糙率进行水库回水水面线计算是必要的。     

应用二维模型对壅水计算的探讨

应用一维数学模型对因建设码头、桥墩等占用天然河道行洪断面而造成壅水进行计算,虽在计算断面上对水位及流速等水流因素变化有所体现,但如果在一维基础上对局部应用二维模型计算,将更准确、清晰反映工程对局部水域的影响。本文通过北江三水段一个码头的计算实例加以说明。