分层水库异重流试验

采用概化模型试验对典型温度分层水库中异重流的运动特性进行研究.首次在实验室内模拟了水库水体的温度分层.试验显示:在特定条件下,在水库模型入口底部加入高锰酸钾溶液而形成的底层异重流沿库底运行一定距离后会从底坡分离,进入与其密度相同的水层后沿水平方向运行形成间层流.根据试验结果分析了温跃层平均密度梯度与分离点深度和间层流厚度的关系.     

潼关断面异重流特性及测验方法分析

分析了潼关河段异重流发生的原因，并对发生时机进行了预估分析，提出了异重流出现后垂线平均流速、含沙量的测验方法，并分析了垂线布设、测次控制改进方案等。     

密度线性分层环境下垂直贴壁异重流数值模拟

通过求解雷诺时均N S方程,应用考虑密度的物质输运模型模拟计算了密度分层环境下的垂向二维贴壁射流过程,采用数值模拟方法对异重流的演进过程、头部运动速度进行了研究,并根据计算结果分析了异重流的演进特征以及浮力系数对运动特征值的影响。模拟结果表明数值计算结果与试验结果吻合,说明该数值模型可以比较准确地模拟分层流体环境下异重流的演进过程。     

新疆克孜尔水库堤渠联合辅助排沙系统异重流排沙效果分析

针对克孜尔水库泥沙淤积问题,提出了堤渠联合辅助排沙系统。系统实施后达到了干支流路径分离的目的,改善了水流环境,增强水流挟沙能力,缩短支流黑孜河的泥沙运行路径,从而使得支流高含沙水流形成的异重流更易于到达坝前。从人工辅助系统实施前2007年及系统实施后2011年黑孜河异重流的输沙数据对比分析的结果表明:系统实施后缩短了挟沙水流运行距离和库区传播时间缩短,增大了出库沙量,减少了水库泥沙淤积,延长水库寿命,效果显著。     

新疆克孜尔水库异重流运动规律初步研究

克孜尔水库实际运行20年,泥沙淤积量已超过设计淤积量的2倍,水库有效库容损失严重.异重流排沙是山区高含沙水流水库的重要排沙方式,尤其是对克孜尔水库这样以防洪、灌溉为主的蓄水水库.水库年内来水量集中在6-9月,来沙量更是集中在洪水期的几次沙峰,来沙细,易形成高含沙水流.另库区河床比降大,汛期来流量大,浑水潜入时有一定的单宽流量,都有利于异重流的形成.初步探讨异重流运动特性,并以克孜尔水库2011年“7.21”次异重流为例,分析此次异重流的形成和运动规律,由异重流非恒定方程初步推求出克孜尔水库异重流的挟沙能力方程式.     

浑水异重流潜入理论模型及影响因素研究

现有关于异重流潜入现象物理机制的研究较少,所建立的理论模型普遍只考虑流量和含沙量,事实上,异重流的潜入受多个水力因素共同作用.本文从异重流潜入过渡区的动量方程和能量方程出发,建立理论模型,并结合水槽试验予以模型参数的率定及模型的验证.该理论模型包含流量、含沙量、坡度、阻力系数、断面宽深比等多个水力因素,经分析发现:含沙量增大、流量减小、坡度增大、阻力系数增大、宽深比增大,更易形成异重流.随着含沙量减小,坡度的影响更明显,而阻力系数和宽深比的影响会减弱.     

小浪底水库浮泥对后期异重流运行响应的研究

小浪底水库在近库底形成浮泥层后不仅影响当次洪水泥沙输移,而且对后期洪水泥沙输移产生影响。人们对水库浮泥层从未开展过研究,还无统一的认识,因此对该问题进行深入分析,对水库减淤及排沙具有重要意义。采用理论分析和试验模拟相结合的方法,重点研究了小浪底水库浮泥的形成条件、流变特性、平衡坡度以及对后期异重流运行的响应。结果表明:小浪底水库浮泥是接近水库底部的一层高含沙水体,它与上层水体间有明显的界面,且具有很强的流动性;其宾汉极限剪应力、刚度系数、平衡坡度都与容重有着密切的关系;后期洪水产生的异重流能量足够大时,可推动前期水库浮泥并排沙出库。     

水库蓄清排浑的初步探讨

本文通过头屯河水库2002年以来蓄清排浑技术取得的成果,总结了蓄清排浑技术的特点。通过蓄清排浑技术的运用,打破了水库使用年限的概念,提出了蓄清排浑技术新的理论体系,为今后相似水库的排沙运用提供了重要的理论依据。     

金沙江下游溪洛渡与向家坝水库浑水异重流研究

金沙江 是长江的主要产沙区,其泥沙主要产生在下游雅砻江汇口至屏山区间。溪洛渡与向家坝水库是金沙江下游重要的巨型水库,水库蓄水后可能形成异重流。为通过调度手段利用异重流排沙,有必要对两水库的异重流运动规律进行研究。本文采用水沙两相流ASM模型,对两水库不同调度方式下的异重流产生条件进行模拟和预测,探讨了异重流前锋运动规律。研究表明：溪洛渡与向家坝水库在正常蓄水位发电运行条件下均难以形成稳定运动的异重流,而在汛期运行时,一定的流量范围内,当入库浑水含沙量突增1.0kg/m3以上时,会形成异重流,异重流的前锋运动速度与含沙量线性相关,与河床比降无明显关联,该结论对异重流调度的决策有一定的支持作用。     

小浪底水库异重流传播时间的计算

提出了均匀流的异重流流速与单宽流量、含沙量及库底坡降之间的关系式,该关系式考虑了重力修正系数及交界面对异重流运动水力半径计算的影响,并给出了异重流传播速度的计算方法,建立了异重流传播时间计算公式.同时,利用小浪底库区近期异重流实测资料对相关参数进行了率定.