分层型水库取水水温量纲分析及其影响因素研究

水温分层作为影响库区水生生态系统的重要因素逐渐成为研究热点。影响下泄水温的主要因素包括:坝前水温梯度、取水水头、取水流量、取水口宽度、温跃层厚度、重力加速度等。通过量纲分析法,基于π定理尝试建立了溢流式分层取水下泄水温估算模型。采用SAS 9.3统计软件对实验数据进行了回归分析,提出了下泄水温估算方程,相关系数达到95.6%。研究结果表明,水温梯度项为下泄水温估算的最主要因素,其次为取水水头项,最后为流量项;随着坝前水温温跃层强度增大,下泄水温升高,且强度越大,对下泄水温的影响越显著;下泄水温随取水水头的增加而降低,下泄水温降低幅度明显小于取水水头变幅;当取水流量逐渐增大时,下泄水温逐渐升高,但取水流量大于临界值时,下泄水温转而表现出缓慢下降趋势;在本文研究范围内,估算方程可以用于较好地预测下泄水温,预测结果与实验数据的相关系数为99.4%。     

高水头大流量泄洪洞侧壁掺气设施水力特性研究

本文利用模型试验方法,对高水头大流量泄洪洞高流速明流洞段边墙掺气设施的水力特性开展了系统研究。在分析侧壁掺气效果的影响因素及下游边墙水翅成因的基础上,提出了两种防水翅侧坎体型,该体型通过控制侧空腔长度沿水深方向的变化,在保证掺气效果的同时能有效抑制侧墙水翅的形成。研究还表明,设置侧壁掺气设施一般会影响底部掺气效果,应对掺气底坎和侧坎进行整体优化。最后,基于对侧坎水力特性的综合分析,提出了侧壁掺气设施体型设计原则及优化方法。     

大型水电站泄洪雾化计算分析

本文采用随机喷射数学模型,对白鹤滩水电站泄洪雾化过程进行模拟,分析了泄洪条件、水舌风场、及下游地形对雾化降雨分布的影响。研究表明,白鹤滩电站坝身深孔泄洪时,下游雾化降雨区纵向范围超过1000m,两岸爬升高度超过200m,暴雨中心降雨强度达800mm·h-1以上,泄洪洞泄洪时下游雾化范围可达750m,暴雨中心降雨强度约600mm·h-1。雾雨分布的计算结果可为下游岸坡防护与建筑物布置的设计提供参考。     

基于伴随方程的输水渠道非线性预测控制研究

采用基于Saint-Venant伴随方程敏感性分析的输水渠道非线性优化控制算法,取渠道下游水位恒定作为控制目标,渠道下游流量过程作为扰动输入,渠道上游闸门开度作为控制变量。算法具有非线性模型预测、变预测时域滚动优化两个特征,因而具有优良的控制性能。应用Preissmann隐式差分格式数值求解Saint-Venant方程及其伴随方程,进行非线性模型预测,并计算闸门开度的敏感度,采用拟牛顿优化算法进行动态滚动优化,求出渠道上游闸门的开度变化过程。通过与文献中闸门行程算法计算结果的对比,证明了算法的有效性和鲁棒性,仿真产生的水位波动小,渠首闸门对渠末流量变化的反应速度快。提出的优化控制算法可以应用到输水渠道的运行控制中。     

南水北调中线工程输水方式及冰害防治研究

南水北调中线工程全长1400多km，大型建筑物数量多，沿线没有一座在线调节水库，沿线气象、水文条件复杂，控制难度大，冰期输水问题尤其突出。针对南水北调中线工程的特点，采用数值模拟和试验研究相结合的方法．对中线工程的冰期输水能力和冰窖防治技术、输水模式、极端冰窖条件和防冰措施进行了研究。     

泄洪洞反弧连接段水流特性的三维数值分析

利用商用软件FLUENT,对具有自由表面的泄洪洞反弧连接段水流进行了三维数值模拟.采用湍流模型描述水流的湍流流动,自由表面采用VOF方法处理.详细研究了反弧段速度、压力、壁面剪应力的变化规律及水流的空化特性,分析了不同反弧半径和反弧圆心角对反弧段及其下游水力特性的影响,研究结果对体型优化有指导作用.     

深孔出口突扩弧门止水的实践与研究

国内外采用弧国出口突扩、突跌止水布置的已建，在建与拟建这３０座，其中采用偏心铰压紧式水封的近２０座，采用伸缩式水封的１０座。在监测弧门安全运行发现一些危害的窄缝高速射流的切割、空化、流激振动、等隐。这些故障往往源于止水撕裂失效，造成漏水及射流所致。严重空蚀破坏及危害性振动会导致闸门变形，启闭失灵而无法使用。     

旋流式竖井泄洪洞消力井井深优化研究

旋流式竖井泄洪洞是导流洞改建为泄洪洞的一种有效方式，采用消力井衔接竖井与导流洞，具有体形简单、安全可靠等特点，但其体形对导流洞的水流流态有直接影响，最优化研究的重点之一。来此，在《小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究》的基础上，针对小湾水电站水头高、流量大的泄洪特点，通过试验研究，对比分析了不同井深方案消力井底板冲击压强的分布特性和井深对消能率的影响，提出消力井的合理井深为竖井直径的0．7－1倍。     

泄洪雾化降雨的纵向边界估算

近年来随着一大批高坝的陆续兴建，泄洪雾化问题越来越引起人们的关注，迫切需要进行预测研究。由于泄洪雾化的物理过程与影响因素十分复杂，基于大量原型观测资料的统计分析方法是有效的研究手段之一。本研究在对部分已建工程的泄洪雾化原型观测资料进行收集、归纳、总结的基础上，发现泄洪雾化纵向边界与泄流流量、水舌平均入水流速及入水角之间存在良好的相关关系，并基于量纲分析方法建立了估算泄洪雾化降雨纵向边界的经验关系式。该成果可用于实际工程的泄洪雾化预测研究。     

滦河流域河流岸边带健康状况快速评价

以滦河流域为例,在流域生态分区的基础上,充分考虑岸边带功能的发挥,以岸边带内的植被覆盖、生物多样性和堤防形式三方面因素开展不同生态区域的河流岸边带快速健康评价。研究结果显示了不同生态区域内河流岸边带的健康状况。河流岸边带健康状况评价能够在较大尺度范围内快速、准确地反映岸边带的生态状态,针对区域特性提出相应的保护与修复措施。总之,本研究可为全面了解滦河流域河流岸边带现状以及今后的保护与修复提供参考,同时为其他流域的规划和管理提供参考。