蛮石斜坡型仿自然鱼道水力学特性研究

蛮石斜坡型仿自然鱼道是仿自然鱼道的常见形式。为了研究该型鱼道中流态,流速和紊动能的变化规律,本文提出了两种不同排列方式的蛮石斜坡型仿自然鱼道:对缝排列和错缝排列。采用三维湍流模型对不同工况的鱼道进行了数值模拟,并用试验验证了数值模拟的合理性。研究表明:同水深情况下,对缝排列形式出现的最大流速小于错缝排列出现的最大流速;对缝排列相邻两级鱼池流速增幅小于错缝排列形式。对缝排列形式的水流紊动能在不同水深处和相邻鱼池间差异小,错缝排列的水流紊动能在水流上层最大,相邻鱼池间紊动能差异明显。对缝排列比错缝排列具有更加合理的鱼道水力学特性。     

地形变化对异重流运动规律影响的数值模拟

研究库区受地形影响的泥沙异重流运动规律对水库调水排沙具有重要意义。通过建立三维水动力学和泥沙耦合模型,并采用紫坪铺原型观测资料对其进行验证,利用模型分析紫坪铺水库地形变化对异重流运动规律的影响。结果表明,汛期水库来流入库后形成异重流,在流经突扩断面时,异重流含沙量、流速及前锋厚度均变小;而流经突缩断面时均变大。当异重流遇到障碍物时产生雍水,流速和含沙量先减小,再增大,最后减小;厚度先明显减小,在障碍物底部又增大。此外,异重流淤积集中在滑坡体上游河段,淤积最严重区域为库区入口至寿溪河汇口处。研究成果可为库区调水调沙计划制定提供参考。     

低含沙量异重流运动规律及其对水温分布的影响

当挟沙水流进入清水时,在特定的条件下会潜入底部向前运动,形成浑水异重流。水库水温分层使得水体密度在垂向出现差异,低含沙量浑水形成的异重流与周围水体密度接近,因而在运动过程中会受到垂向温度分层的干扰。浑水异重流是泥沙运动的特殊形式,还可能改变环境水体的温度,是水库调水调沙必须考虑的因素。该文应用水槽试验结合数值模拟,探究了水温分层条件下低含沙量异重流的运动规律及其对水温分布的影响。结果表明,异重流潜入点处形成回流,交界面以下含沙量以均匀梯度增加,前锋运动速度沿程不变;中层异重流不改变水温分布,而底层异重流则会对水温结构造成破坏,使得水温分布由分层型转变为混合型。