太湖流域平原河网分流比影响因素

以太湖流域典型分汊河道为例,构建河道二维水动力模型,研究平原河网分流比主要影响因素及其作用机理,并运用岭回归建立了平原河网分流比预测方程。结果表明:平原河网分流比与糙率、支汊过水宽度比、水位差呈正相关关系,与干流流量呈负相关关系,与分汊角度关系复杂;干流流量和支汊过水宽度比是影响分流比的主要因素;构建的多因素平原河网分流比综合预测方程可用于预测平原河网分汊河道分流比。     

方型人工鱼礁周围水流运动的数值模拟研究

采用计算流体动力学(CFD)技术,模拟得到了5种不同来流速度(0.1、0.2、0.4、0.6和0.8 m/s)下方型人工鱼礁(边长为3 m)周围的水流场。铅垂平面上的计算结果表明:当水流贴近礁体迎流面时,水流抬升而形成上升流;不同来流速度工况下,上升流最大速度均约为来流速度的0.64倍,上升流平均速度均为来流速度的0.12倍,而上升流的最大高度为礁体高度的2.62～2.65倍;由于流动分离,在礁体顶面形成一小旋涡区,而在礁体背水面后端形成背涡区;5种来流速度下的背涡区长度均为礁体高度的3.0～3.5倍,而背涡区高度为礁体高度的1.1～1.2倍。水平面上的计算结果表明:紧贴礁体四周为水流减速区,在礁体两侧形成小旋涡区(缓流区),而在礁体背部形成一大旋涡区(背涡区);背涡区内的水流旋涡结构随来流速度大小而变,但背涡区的最大宽度基本不随来流速度的改变而改变,约为礁体宽度的2倍。     

非淹没丁坝下游回流长度及最大回流宽度研究

本文基于二维水深平均水流运动方程组，对一些因素如主回流紊动切应力、主流流速横向分布规律、紊动粘滞系数等作了与前人不同的假设，推导得到了非淹没丁坝下游回流长度及最大回流宽度计算公式，公式计算结果与实测资料进行了对比，研究成果表明：回流长度与坝长、水深、糙度、面积缩窄率，河宽缩窄率有关，最大回流宽度与河宽，面积缩窄率及河宽缩窄率有关，对于矩形河槽，河宽缩窄率等于面积缩窄率，而对于天然河道，两者并不相同。     

三峡水库运用后武汉天兴洲分汊河段演变规律及趋势

利用武汉天兴洲分汊河段的水文与地形等实测资料,分析了水沙变化条件下本河段分流区水流动力轴线、流速与含沙量分布等变化特点,阐述了本河段水沙运动与河床演变的相互作用机制,预测了本河段的演变趋势。研究结果表明本河段分流区水流动力轴线随流量增加而逐渐偏向左侧变化,其变化规律形成了左汊的有利进流条件与较长时间维持本河段分汊的河势格局,但因上游来沙的大幅度减少,右汊冲刷幅度较左汊大,有利于右汊继续维持主汊地位。     

荆江重点浅滩整治的二维动床数学模型研究

本文针对荆江河道边界形状复杂、长宽相差悬殊及水沙具有明显的二维特征．建立了贴体正交曲线坐标系下河道二维动床数学模型。给出了正交曲线坐标系下二维动床数学模型的控制方程、控制方程的离散及数值解法、边界条件及动边界技术。细致地模拟了荆江卵石夹沙河床及沙质河床浅滩河段的水面线、流速场、含抄量浓度场及河床变形。计算的水位、流速分布及河床变形与实测资料吻合良好。在分析河床演变规律及浅滩成因的基础上．进行了不同组次来水来沙水文年的多个整浩方案的数值试验，探讨了重点浅滩段整治原则及整治工程的初步布置。     

分汊型河道水流运动特性和污染物输移规律研究进展

对分汊型河道的水流运动特性和污染物输移扩散规律的相关研究进行综述,分别从分汊型河道中分汊口、交汇口、整个分汊河道的水流特性及分汊型河道中的污染物输移特性等4个方面进行总结。介绍分汊口和交汇口处的水流从其能量损失、水位变化、水流分离等一维、二维过流特征到三维流动结构和紊动特性的研究过程;从野外现场试验、室内物理模型试验和数学模型模拟等角度出发阐述了整个分汊河道的水流特性;认为污染物在分汊河道中的输运规律研究主要集中在数值模拟上,并进行了回顾和分析;提出分汊河道水流水质输移特性研究中一些有待深入探究的问题,尤其亟待加强不同排放方式、不同污染物密度和不同分汊形态下污染物输移机制的试验研究。     

南津渡水库闸坝下游河床冲刷问题的试验研究

通过物理模型试验,利用NDV对泄水闸下泄水流右侧区域的三维流速进行测量,重点分析尾坎下游主泄流区和回流区的的水流特性,研究水流对河床的影响,分析南津渡水库闸坝下游河床冲刷破坏的原因。试验研究表明,造成南津渡水库下游回流区河床冲刷的主要原因是流速的分布特点,而造成主泄流区河床冲刷的主要原因是下泄水流所携带的紊动能。     

分侧式闸站枢纽下游底坎整流特性

采用Flow-3D数值模拟结合物理模型试验的方法,探索底坎对分侧式闸站枢纽下游回流和偏流问题的改善效果,建立了漩长、漩宽、流速不均匀系数等水力特性与底坎尺寸、位置的相关关系,为底坎的优化设计提供依据。结果表明,底坎能有效改善回流和偏流问题,使单侧水流能够更快扩散到整个河宽断面;随着坎高和坎墩间距增大,漩长、漩宽和流速不均匀系数均明显降低,整流效果提高;随着坎宽增大,上述水力特性参数均先降低后升高,整流效果先提高而后出现减弱现象;流速不均匀系数沿水流方向变化趋势相同,均是先增大后减小。     

二维水流数学模型在多分汊河道鱼类栖息地设计中的应用

多分汊河道汇合或分流口水流流态复杂,常常存在河口滩及深槽,复杂多样的水文水力条件为鱼类提供了良好的进食及休憩场所。针对多分汊河道边界复杂的特点,建立了基于一般曲线坐标系下的平面二维水流数学模型。将所建立的数学模型应用于大渡河乐山段安谷水电站左岸生态河网建设和鱼类栖息地设计,对工程投运前后河段的水深、流速、流场、分流比进行模拟和对比分析,设置生态工程措施,使得鱼类产卵场河段水流特性仍满足鱼类栖息地要求。从安谷水电站运行效果看,设计的生态措施对河道鱼类栖息改善取得了较好的实践效果。     

无黏性沙质床面上冲积河湾形成和演变规律自然模型试验研究

采用无黏性中粗沙进行河流演变的自然模型试验,通过调整流量、初始河道形态等在室内模型河流中进行河湾塑造的尝试,分析冲积河流河道展宽规律,另外对典型河湾的演变规律进行试验研究。研究表明,河道的横向稳定性是河湾发育的重要条件,试验中泥沙抗冲能力的低弱使得河岸的稳定性难以保持,致使河流向分汉、游荡和辫状河型的方向发展;河岸后退的方式不但与河岸土体抗冲能力有关,而且与当地河道水动力特性和河岸坡降等因素有关;河道展宽速率反映了河流断面与水流条件不相协调的程度,随时间呈指数下降趋势,河流横断面演变所需的时间尺度远小于横向摆动所需的时间尺度;典型的河湾形态以局部扰动引起河岸失稳的方式横向发展。     

连续弯道水流特性的试验研究

对正弦派生曲线生成的连续弯曲型河道开展试验,采用日本ACM2-RS型X-Y方向2轴电磁流速计对水流流速进行了测量,并对水流特性进行了分析。结果表明:连续弯曲河道纵向时均流速在弯顶处靠近凸岸处较大,而凹岸处较小,且沿河宽的分布沿程是变化发展的;弯顶水流纵向时均流速分布接近抛物线型,最大流速点位于上部水面以下,整体上大下小,而顺直过渡段水流纵向时均流速分布最大流速点位于底部,整体上小下大;连续弯曲河道水流阻力系数随着过水断面平均水深的增大而增大,随着过水断面宽深比的增大而减小。     

黄河下游丁坝缩窄河道泥沙冲淤特性试验研究

通过动床模型试验研究了黄河下游裴峪至官庄峪丁坝缩窄河段,在河道不同位置布设丁坝,不同情况下丁坝相对长度(丁坝长度与原河道宽度之比值)对河道泥沙冲淤变化的影响。结果表明：水沙运动要素变化受丁坝布设位置和长度等影响较大,随着丁坝相对长度的增加,汛期主河槽冲刷量和滩地淤积量逐渐增大,主槽范围相应扩大,其高程普遍呈下降趋势,特别是缩窄断面导流堤顶端部位出现明显的局部冲刷坑,束水冲沙、增大输沙能力的效果明显。当丁坝相对长度大于0.50时,主流线偏移、断面流速分布和河床冲淤的变化速率明显增大,不利于河道稳定。     

Numerical analysis of flow separation zone in a confluent meander bend channel

The flow pattern in the confluent meander bend channel under the conditions of different discharge ratios and junction angles is numerically simulated by means of the large eddy simulation(LES), and the characteristics of the flow separation zone are analyzed. Numerical results are well validated by experimental data with a good agreement. Analysis of the vertical confinement shows that the turbulence within the separation zone can be characterized as quasi-2-D. Details of the separation zone characteristics are revealed as shown by mean velocity isolines. According to the analysis of numerical results, the length and the width of the separation zone generally increase with the increase of the discharge ratio and the junction angle. However, the width of the separation zone keeps substantially constant when the junction angle increases from 60 o to90o. The dimensionless shape of the separation zone is nearly the same for three discharge ratios and three junction angles. The formulas of the relative width and the relative length of the separation zone are obtained by means of the polynomial fit method.     

水电规划对金沙江攀枝花河段水文情势影响研究

采用数学模型法及对比分析法对观音岩水电站坝址至银江水电站间的金沙江河段因水电站壅水及水库调蓄作用导致的水文情势发生的变化进行了研究。本文研究的河段长约63 km,重点水域为金沙江格里坪到雅砻江河口长约38 km河段,重点时段为鱼类繁殖季节3～6月的典型日。研究结果显示,金沙江攀枝花河段金沙、银江两级开发方案实施后,将抬高银江水电站坝址至观音岩水电站坝址河段水位,增加河道水深、河宽和水域面积。两库区河段的泥沙淤积均不明显,而研究河段典型日的流量、水位和流速等水文情势将比零方案在时空上发生显著变化。     

管道旋流中油芯的形成条件与形态研究

以石油工业为背景的油水流动是典型的液液两相流。管道中的两相流动研究的主要内容是充分发展之后的流型和压降等。此文通过实验研究了一种非稳态阶段的两相流动—经过导流片之后一段距离之内的两相旋涡流动。实验划分了不同相含率与表观流速下的流动形态,研究了导流片前后的压降规律。     

三峡水库139ｍ蓄水后排污口污染带特性分析——以云阳污水处理厂为例

通过对云阳县污水处理厂排污口污染带平水期和枯水期的水文、水质、污染负荷现场同步监测,采用二维污染带水质模型模拟计算污染带的影响范围,对岸边污染带及其污染指标CODMn、NH3-N、TP按不同水期和不同监测断面的污染带特性进行了分析,初步预测了三峡大坝在156 m和175 m蓄水后的污染带变化趋势。结果表明,三峡水库蓄水引起的水位和江段特征的变化,改变了天然河道的水流条件,流速急剧减小,污水长时间滞留在排污口附近水域,不利于污染物的稀释、扩散,由于枯水期和平水期排放污水中的CODCr、NH3-N、TP浓度和长江纳污水体中的背景浓度的差异,其岸边污染带的长、宽、面积都将发生相应的变化,在排污口附近及下游仍会出现超背景和超标污染带。     

交汇角对明渠交汇口污染物输运特性影响的数值模拟分析

针对等宽矩形断面明渠交汇口建立三维两相流水动力-污染物耦合数学模型,将污染物视作保守物质,不考虑其降解作用。该耦合模型以雷诺应力模型为基础,定量研究不同交汇角工况下交汇口的分离区几何特性及污染物输运规律。计算结果表明：交汇口分离区几何形状、污染物分布特性均存在明显的三维特征,且受交汇角影响;交汇角较大时分离区的几何对称性更强,不同交汇角下断面环流的位置不同,污染物的分布也不同,污染带最大宽度、混合界面宽度均随交汇角的增大而增大;分离区及其上游污染物混合速率随交汇角的增大而加快,在流速恢复区及其下游,混合速率基本不受交汇角影响,其沿程变化符合指数函数关系。     

珠江河口磨刀门口外东西两汊实测分流比分析

磨刀门是珠江河口八大口门中泄洪量最大的口门,口外已形成稳定的东西两汊滩槽格局及中心拦门沙。两汊的分流比是磨刀门河口治理的重点关注问题。根据磨刀门河口及口外东西两汊2015年9月10～11日大潮同步水文观测资料,分析了东西两汊实测流速、流向及分流比特征。结果表明:东西汊总体以往复流为主,在转潮过程会出现一定的旋转流;落潮时表层流速大,底层流速小;涨潮时底层流速大,表层流速小,在转潮时刻会出现短暂表落底涨的现象;西汊的落潮量分流比大于东汊,且净泄量分流比为66%,是磨刀门入海口的主要泄水通道;而东汊的涨潮量分流比大于西汊,是磨刀门入海口的主要涨潮通道。因此,在磨刀门口外治理规划时,需重点考虑东西两汊的自然演变及分流比情况,保证其泄洪纳潮的功能。     

三峡水库蓄水初期关洲分汊河段的冲淤调整特性分析

关洲分汊河段位于长江中游,其水流动力轴线年内随流量的变化在两汊间交替,为典型的年内交替型分汊河段。本文依据实测资料,分析了三峡工程蓄水运用初期关洲河段的冲淤调整情况,并着重对比分析了左右两汊冲淤调整进程的差异。研究发现,蓄水后关洲河段年际间有冲有淤,但以冲刷为主;冲淤主要表现为深泓下切及枯水河槽的冲淤调整;左右两汊冲刷进程不同,左汊为洪水期主汊,河床冲刷幅度较大,深泓平均高程连年递减,过水面积呈增大趋势,而右汊为枯水期主汊,其河床冲刷发展则相对缓慢,深泓高程变化较小。     

基于CCHE的塔什米里克引水枢纽二维水流数值模拟

基于CCHE软件,采用混合掺长紊流模型,建立了新疆典型河流塔什米里克引水枢纽的二维水流数学模型。针对引水枢纽复杂地形边界的网格独特处理方式,使模拟条件更加贴合实际。模型基于试验,选取了引水枢纽典型流量工况下水流运动进行计算,结果显示了引水枢纽附近的水流流态、流速、流线分布,以及典型断面水面线特征,皆与模型试验吻合良好。表明该数学模型中的零方程紊流模型(混合掺长模型)能够有效地计算低水头引水枢纽水流特性问题,且具有一定的稳定性。