弯道悬沙特性试验研究

本文重点研究弯道悬沙水流的水力特征和泥沙特征变化以及弯道半径对其影响。试验表明,弯道悬沙水流水面横比降与清水相比略有差异,悬沙水流较清水时弯道水面横比降小,弯道半径越大,差异越小。水流入弯道后,水流流速、水流含沙量以及悬沙粒径均进行了重分布。弯道凹凸岸最大流速调整位置随弯道半径的减小而下移。弯道内凸岸含沙量逐渐增加,悬沙粒径也逐渐增粗,在弯道末端断面,凸岸含沙量与凹岸含沙量比值达到最大值,相应凸岸悬沙中值粒径与凹岸悬沙中值粒径比值也达到最大。弯道半径不同,泥沙在横向调整程度也不同。     

小浪底库区小范围管道排沙方式探讨

分析了小浪底库区管道排沙大范围清淤、高强度输沙清淤及坝前小范围清淤3种主要方式,认为:坝前小范围清淤方式技术难度低、可行性高,可以长期保持坝前5 km内不产生泥沙淤积;合理地进行系统操作,提高管道排沙系统效率,将会进一步降低清淤单价.     

弯道溢流堰分沙效果试验研究

结合黄河小北干流放淤试验工程,通过弯道悬沙实体模型对弯道溢流堰分沙效果及其影响因素进行了试验研究.结果表明:弯道溢流堰具有一定的撇清撇细分沙效果,悬沙中值粒径越大,弯道溢流堰的撇清撇细分沙效果越好;弯道半径对溢流堰撇清撇细分沙效果的影响随着悬沙粒径的不同而不同;在试验水沙条件下,经弯道溢流堰撇清撇细分沙后进入淤区的悬沙含沙量较分沙前提高约1%,粗沙较分沙前提高约2%.     

大洪水时黄河下游河道冲淤规律

以几场较大洪水过程为例,总结了黄河下游不同河段大洪水时的水沙特征,对大洪水时下游河道的冲淤规律进行了分析。结果表明:黄河下游洪水的来源区不同,洪水含沙量差别很大,洪水峰型组合和"胖"、"瘦"程度也不同;花园口站洪峰流量为8 000～15 000 m3/s时,下游各河段冲淤强度变化不大,但随着洪峰流量继续增大,铁谢—高村游荡型河段和高村—艾山过渡型河段洪峰期冲淤强度与花园口站最大洪峰流量呈正比关系,艾山—利津弯曲型河段冲淤强度与花园口站最大洪峰流量呈反比关系。     

河工模型试验模拟技术探讨

在河工变态模型试验中，几何变态造成水流的流速场和动力场不完全相似，具体反映在糙宰相似、起动切应力与起动流速不协调及时间变态等问题上。从动力调整的新视角来分析，在变态模型试验中，可将模型旋转改变比降，调整糙率，解决阻力相似和起动流速与起动切应力的不协调问题；动床模型时间变态会使模型中最基本的水力因素的相似性产生严重偏离，目前使用的任何校正措施都难以奏效。分析发现使用动力调整技术，可以改变模型水流的挟沙能力，进而影响冲淤变形时间比尺。提出了解决时间变态问题的一个新途径。     

CCS水电站输水隧洞水力特性研究

厄瓜多尔CCS水电站输水隧洞连接首部枢纽沉沙池和调蓄水库,隧洞总长24.8 km,正常运行工况下输水隧洞为明流洞,在机组甩负荷关闭隧洞出口闸门时,隧洞后半段出现压力流,因此需要对输水隧洞进行全面水力特性分析,确保输水隧洞在各种工况下安全运行。分析隧洞过流能力、水面曲线、弯道水流特性以及出口闸关闭时间不同对洞内流态的影响、消力池冲刷等表明,输水隧洞正常运行工况下水流性态良好,通过出口闸门的适时调度,可将隧洞明满流过渡段控制在较小的范围内。     

下卧低压长距离输水隧洞水力特性数值模拟及方案比选

长距离输水隧洞线路布置过程中时常遇到缺陷性地层等影响工程安全的不利因素,下卧低压布置法是解决这类问题的一种较优的处置手段。依托某下卧低压长距离输水工程,选取箱涵、分水口、下卧低压洞进出口竖井、下卧低压洞段和部分明流洞段作为研究段,建立三维数值模型,采用RNG k-ε双方程紊流模型结合VOF法开展数值模拟计算,研究下卧低压长距离输水隧洞沿程水力特性分布及变化规律,进行不同隧洞方案比选。研究表明：不同工况下下卧低压隧洞各部位水流衔接均相对平顺,没有出现明满流交替现象,下卧低压洞进出口竖井内的流速分布较为复杂;随着进口竖井直径的增大,隧洞内水气及水面线分布情况变化不大,进口竖井内流速梯度有所降低,出口竖井流速分布变化不大,研究成果可为下卧低压长距离输水隧洞的方案设计提供参考。     

开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性及优化布置研究

开敞式宽大单泄槽溢洪道与一般溢洪道相比易发生水流流态复杂、掺气效果差等工程安全问题。以马来西亚Baleh水电工程为例,采用VOF法与RNG k-ε双方程紊流模型对溢洪道流场进行三维数值模拟。计算分析了不同工况下溢洪道流态、流速、沿程压强等水力特性的分布规律。同时开展1∶50物理模型试验,对比分析数值模拟结果与模型试验结果发现,两者基本一致,验证了开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性数值模拟的准确性与可行性。进而利用紊流模型计算分析了溢洪道掺气坎的优化布置方案,结果表明:1#掺气坎抬高20 cm后,坎后掺气空腔长度由11.03 m增大至19.84 m,消能率提高了6.11%;3#掺气坎沿泄槽陡坡上移15 m后,挑流水舌冲击位置上移,减轻了对挑流鼻坎段水流流态的影响。研究结果对同类工程的优化设计有一定的借鉴作用。     

对黄河大型实体模型模型沙选择的初步认识

为保证模型与原型泥沙运动相似及河床变形相似，对黄河大型实体模型模型沙选择的方法进行了分析。结果认为：①特别轻的模型沙（容重小于1．4t／m^3）不宜作为黄河实体模型的模型沙；②容重比粉煤灰更重的模型沙（如天然沙、陶粉、滑石粉、渠道淤泥等）不适合黄河下游实体模型采用；③若继续使用郑州热电厂粉煤灰作为模型沙，极细颗粒的适配问题将是下一步研究的关键；④造价较高的BZY、PS、电木粉及合成塑料沙不宜选用。初步建议除了对粉煤灰极细颗粒进行深入研究外，还要进一步寻找并研究开发能够满足黄河长模型要求的、成本低廉的新型的模型沙。     

浅谈黄河小北干流放淤试验工程关键技术

通过模型试验对黄河小北干流连伯滩放淤试验工程的各关键技术分别进行了分析。分析表明，采用将放淤闸布设在弯道上段的凹岸、弯道设置溢流堰、淤沙条渠的合理分区和科学调度等措施．可以实现试验工程淤粗排细的目标。