两相流水沙分离鳃机理研究

使用粒子图像测速(Particle image velocimetry,简称PIV)技术,对新型环保的水沙分离装置"垂向异重流式水沙分离鳃"进行了高精度测量。通过处理,得到了"分离鳃"内部泥沙在水沙分离过程中的流速矢量分布图及流速云图。分析表明,由于鳃片的存在,"分离鳃"内部形成了垂向异重流和横向环流现象,大大加速了泥沙的下沉,进一步探明了"分离鳃"的水沙分离机理。     

小浪底水库异重流高效输沙理论与调控

小浪底水库高效排沙是延长水库寿命的关键。水库在蓄水状态下,高效输沙主要体现在提高异重流排沙比与减少异重流滞留层淤积等方面。本文采用理论探讨、水槽试验及实测资料分析方法,研究水库输沙流态动态转换与异重流输沙水动力机制、水库滞留层物理参量变化及其与水动力之间的响应机制。提出了引入压力与动量修正系数的异重流动量方程与描述复杂流态下异重流潜入点判别公式;建立了异重流支流倒回灌淤积计算公式与支流拦门沙高程抬升值和支流淤积量的多元响应关系;明晰了异重流滞留层对后续洪水的响应关系,进而提出水库高效排沙调度原则。     

三峡工程下游引航道口门内泥沙淤积研究

着重对三峡工程下游引航道口门内异重流淤积的形成机理、计算方法进行了探讨,综合比较了各家公式的计算成果,并与实测资料进行了对比.研究表明:下游引航道口门内为异重流淤积,应用韩其为公式计算下游引航道口门内含沙量沿程衰减过程和泥沙淤积量,计算值与实测值较为一致,可在下游引航道附近水文泥沙状况已知的条件下,预估下游引航道内的泥沙淤积量.     

浑水异重流水量掺混系数的研究

本文综合作者和前人的浑水异重流的掺混实验资料,得到在急流异重流时,其掺混系数同盐水异重流实验结果类似,当理查森数Ri在0.6-0.8时,可视为零掺混,而在接近缓流时,由于异重流挟运细粒泥沙,异重流在长距离运动中,有一部分分离出清水从下层进入上层,显示为负掺混.最后用经验公式表达异重流水流流速和交界面高程沿纵向的变化.     

黄河干流水库联合调度塑造异重流

阐述了黄河干流水库联合调度塑造异重流的设计思想,指出追求小浪底水库异重流的较高排沙比,是黄河汛前调水调沙极其重要的目标.同时,对入库水沙动力、动力作用时机、库区地形条件等影响小浪底水库异重流排沙比的主要因素进行了分析,建立了排沙比与小浪底水库入库平均输沙率、三门峡水库泄流增峰助力、动力作用时机及库区地形条件的关系式.实践表明:增大小浪底水库的入库水沙动力、把握好动力作用时机、尽可能创造有利的库区地形条件,可以有效地增大小浪底水库异重流的排沙比,实现"1+1＞2"的水库减淤效果.     

刘家峡水库泥沙淤积形态分析

对刘家峡水库运行初期、低水位运行期和高水位运行期以及1968—2005年洮河库段、黄3—黄9-1库段及坝前黄0—黄3库段的淤积形态进行了分析,结果表明:①影响洮河库区淤积的主要因素是汛期水位的高低,与来沙量的关系不大,控制汛期水位是减少该库段淤积和降低沙坎淤积高程的关键;②黄3—黄9-1库段淤积形态也受汛期平均水位和最低水位的较大影响,与洮河来沙量的关系不大;③坝前库段泥沙的冲淤主要取决于水库异重流排沙的效果,解决坝前库段泥沙淤积问题的有效途径是坚持异重流排沙。     

全沙模型试验的一种设计方法

本文对在同一模型中同时复演悬抄，异重流和底沙３种形式的泥沙运行进行了探讨，以悬沙，以沉降相似和扬相相似设计泥沙，保证挟沙能力和冲淤时间相似，及泥沙级配相似；对异重流，就满足异重流发生条件的相似，保证含沙量和淤积时间相似；对底沙，以满足起动相似设计泥沙，使输沙量及冲淤时间相似，３种形式泥沙运动的冲淤时间比尺应基本一致，最后，给出了某工程设计实例。     

刘家峡水电站泥沙问题的解决措施与运用实践

刘家峡水电站运行近二十年来,泥沙问题给电站的安全发电和渡汛带来了极其严重危害,经对电站泥沙问题的研究与运用实践认为;从发电与解决泥沙危害综合考虑,电站采用高水位运行,异重流排沙,必要的降低水位运行和低水位拉沙可有效解决刘家峡电站近期泥沙问题。     

出水口位置对异重流运动及泥沙分布的影响

在实验室小环境下模拟大型水库及水库的分层环境,在水库温度分层条件下进行异重流实验,研究不同出水口位置条件下由水温分层引起的间层流现象,并探究分层环境下,出水口不同位置水库异重流运动的普遍规律及泥沙分布特性。结果表明:当入流泥沙浓度确定,出水口分别位于上、中、下层时,异重流的厚度、分离点深度、水跃高度和行进时间等参数数值差异较小;当入流泥沙浓度确定,上层出水口形成的间层流厚度基本沿程不变,中、下层出水口的间层流会因卷吸作用而卷吸周围清水导致间层流厚度局部增加;出水口位置确定,入流泥沙浓度基本不影响排沙比;入流泥沙浓度确定,上层出水口的排沙比远远大于中层和下层的排沙比。     

小浪底水库异重流潜入点特性分析

分析了异重流潜入点的外部特征、位置变化、边界条件、潜入区水流特性。结果表明:①淤积尾段高程逐年加高,使得潜入点上游的库底深泓点比降逐年减小,潜入点下游的则逐年增大;②潜入点垂线流速呈S形分布,垂线含沙量呈L形分布,最大值均位于库底附近;③异重流潜入点下移是水库泥沙淤积向坝前推进的反映。