水库异重流研究综述

从异重流的潜入条件、持续运行条件、头部运动、运行阻力、输沙排沙规律、浑水水库、数学模型等方面,介绍了各家的研究成果,并指出今后异重流研究的重点:①清浑水交界面的确定;②异重流流速、含沙量垂线分布数学表达方法的研究;③异重流排沙;④浑水水库和异重流联合排沙.     

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。     

水库异重流排沙的研究与实践

采取什么措施来减少水库泥沙淤积、延长水库寿命是人们普遍关心的重要问题。在前人研究的基础上,对水库异重流的形成条件、持续运行条件、排沙能力等进行了讨论;结合2001～2006年期间黄河小浪底水库的异重流排沙实践,分析了水库异重流潜入时坝前水深、潜入点至坝前库底比降、水流流量、历时、出库水流流量等因素对异重流排沙比的影响。研究发现．随着小浪底水库洪峰流量的增大,异重流潜入点距坝里程减小,库底比降增大;当水库水流流量较大、历时较长、出库水流流量较大、坝前水位较低、异重流潜入点距坝里程较短、潜入点至坝前库底比降较大时,水库排沙比较大。     

白云水库的‘异重流＇现象

白云水库出现浑水异重流现象在以发电为主的南方少泥沙河流上的大型水库中比较少见,文章比较详细地分析了水库产生异重流现象的原因,认为异重流现象的发生,与汛期的降雨强度、历时及降雨时水库的运行水位、发电隧洞调取水口高程有关,是挟沙水流的一种特殊运动形式.     

水库异重流和浑水水库排沙数值模拟技术研究

为解决原有库区一维数学模型异重流计算结果不很合理的问题,在一维模型中引入了孔口出流的概念,对浑水水库库区进行了分层计算,并探讨了小浪底浑水水库排沙的计算原理和计算方法。实例计算结果表明,采用该方法得出的出库含沙量过程基本合理。     

异重流排沙方法在某水库中的应用

新疆某水库流域地表经冬春雨雪侵蚀后泥沙沉积库底,根据水库年度调度计划和流域河流的洪水特性,选择适时利用清水与浑水产生的密度差,采用深孔排沙放空洞异重流排沙,经计算和实施效果验证,排沙效果好,异重流排沙方法可行.     

冯家山水库淤积及异重流排沙技术

阐述了异重流排沙技术在冯家山水库排沙减淤工作中的应用,分析了异重流排沙效果及存在的问题,并就减少水库泥沙淤积问题提出了建议,供相关单位参考。     

河道型深水库的温度分层模拟

本文建立了计入浮力影响的立面二维水温模型，用二滩的实测资料对模型进行了验证，再将该模型应用于另一待建的河道式深水库，精细地模拟出斜温层的形成、发展和消失，分析了水库全年的温度分层结构。     

破除船闸引航道异重流淤积的试验研究

异重流泥沙淤积是船闸引航道泥沙淤积的重要组成部分，本项研究采用局部概化实体模型，通过不同方案的对比试验，探讨了破除三峡枢纽上引航道异重流淤积的工程措施。     

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.     

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。     

异重流潜入条件分析及立面二维数值模拟

本文对水库异重流的潜入条件进行了理论分析，并用立面二数学模型作了数值模拟，探讨了影响异重流潜入条件的几个重要因素。     

水库库首水温分层流物理模型试验分析

大型水库由于水温分层现象易对生态环境造成一系列不利影响,但由于水深较大现场测量困难,水温分层的实测资料极少,对其研究尚不够深入。通过物理模型试验模拟并测量了春末夏初水库库首水温分层的形成和演化过程,分析了流量和出水口位置对水温在垂向和水平分布的影响。结果表明:① 由于分层流流动的特点和水动力条件的差异,水温垂向结构在温度分层的演化过程中表现为多种形式。② 垂向温差取决于上下游位置、入库流量和水库出水口的高度。通常在垂直方向上,上游温差要比下游大。随着进水口流量的增加和出口位置高度的提高,垂向温差也随之加大。③ 水平方向上的水温分布与水深、进水口流量和出水口高度有着密切联系。在水库的表面和中部位置,上游水温要高于下游水温。然而在特定条件下,如进水口流量较大且出口位置在表面时,上游水温要低于下游水温。④ 水流的出口温度受进水口流量和出水口位置的影响。较低的出水口位置会导致出水温度较低,在初始时段尤为明显。     

分层湖库溶解氧时空特性研究进展

溶解氧(DO)是湖库水质管理的关键变量之一,对维持湖库生态系统平衡至关重要。受控于湖库生态、生物地球化学和物理过程的相互作用,湖库DO对气候、地理、富营养化、有机污染、水文及负荷的输入等环境压力反应敏感。随着监测技术的提高、实验分析的多样、模型工具的完善,溶解氧垂向分层机理研究也更加深入。分层湖库的表面温水层因大气复氧、光合作用等的影响DO饱和程度高,变温层DO与受透明度影响的浮游生物呼吸与光合作用、水平和表层等外部物质输入、有机物沉积过程分解等机制有关,DO垂向形态多样,其中变温层DO极小值广泛存在且成因复杂。滞温层缺氧与沉积物、初级生产力、外部输入湖库大小等有关,通过数据分析和模型手段,滞温层DO演变过程得到较好的解释。由于分层湖库影响DO时空分布的因素众多,个别因子或经验公式分析,很难对湖库DO现象做出全面精确的描述,基于机理及过程的数值模型是DO研究中必不可少的工具。针对分层湖库越来越普遍的缺氧现象,为水质和生态环境的改善提出合理的科学措施,提高水库管理,采用原位监测、经验参数、公式和数值模型等手段,揭示湖库溶解氧的演变机理,是需要继续深入研究的课题。     

泥沙异重流影响下的水库垂向水温分布预测模拟

水库水体异重流的变化是影响水库水温分布最为关键的因素之一。本文以黄河上游刘家峡水库为例,建立考虑泥沙异重流影响的三维水库水温模型,利用已有水库水温分布监测数据对模型进行验证。在考虑有无泥沙异重流影响的条件下,对水库汛期库区垂向水温分布进行预测和比较。模拟结果显示,在不考虑来流含沙时,库区垂向水温分布始终为典型分层型,按实际含沙来流计算时,库区垂向水温分布随着水沙量增大而呈现从分层型转化为混合型分布的变化,泥沙异重流是造成夏季水库水温成混合型的主要原因,只有考虑泥沙异重流的影响才能正确预测多沙河流上水库水温的变化规律。     

波浪对温差异重流垂向温度场影响的试验研究

为了解明渠排口下游温差异重流在有、无波浪作用下的掺混、扩散特性,采用直段水槽物理模型方法对其进行试验研究。热水排口模型参照电厂取排水工程实际应用长方形截面排水口结构进行设计,设置了静水面表层热水水平排放与环境冷水同向流动两套进水系统。试验分别测得有、无波浪作用下,排口下游4个断面各测点的温度、流速等脉动物理量,重点分析了两种工况下排口下游垂向温度场分布规律。结果表明,无波浪时,同向冷、热水流产生温差异重流分界面不明显;距离排口越远,各断面垂向总体理查森数越小,即流体浮力效应越弱。波浪运动产生强烈紊动效应,能够破坏温差异重流分层结构,增大温度垂向扩散系数(增大量级10-3),使上层水体温度混合均匀;波陡的增大,可加强排口下游温度场垂、纵向扩散水平,中轴线上表层各测点平均时均温升值在无波浪与有波浪作用时最大相差3倍。     

分层取水结构型式对取水水温影响的试验研究

本文采用水温分层物理模型,针对传统叠梁门、叠梁门+水平帷幕、进水口前置帷幕三种结构的分层取水特性进行了对比试验研究,研究了分层取水结构型式对取水水温的影响,并分析了出现差异的原因。研究结果表明,取水结构上游拖曳层的厚度、垂向位置、水温及流速分布,是影响分层取水效果的重要因素:传统的叠梁门由于受门顶以下拖曳层的影响,底部冷水进入,取水效果相对较低;通过在门顶设置水平帷幕,阻挡下部低温水爬升,有助于提高取水效率;通过在进水口上游库区设置隔水帷幕,该取水断面表层温水拖曳流速增大,底层冷水拖曳流速减小,使取水效果得到进一步提升。上述试验结果为分层取水建筑物结构布置的优化改进提供了新的努力方向。     

三门峡水库一种奇异的异重流

１９９４年７月１９－２５日，由于特殊原因，黄河三门峡水库仅依靠电站坝段的机组及８＾＃钢管泄流，库水位较高，电站坝段８＃钢管出流中发生了“左侧为清水、右侧为浑水”的奇异异重流现象。     

Stability of density stratified flow in the boundary layer

1. INTRODUCTION The influence of vertical density variations o the stability of flow past a flat horizontal wall, is in sense related to the case of centrifugal forces actin on a homogeneous fluid flowing along a curved wal When the arrangement is stable, the densit decreases upward, , whereas it becomes unstabl when the variation in density is reversed. In the cas of flow with stable density stratification, turbulen mixing in the vertical direction is impeded becaus heavier particles must…     

The density current head velocity in expansion reaches

The velocity of the density current head in the expansion reach in which a river enters a dam reservoir, lake or sea is a key parameter for evaluating the extent to which suspended material travels, and for determining the type and distribution of sediment in the water body. This study experimentally evaluated the effects of the reach degree of expansion on the density current head velocity. Experiments were conducted in a 6.0‐m‐long, 0.72‐m‐wide flume. The head velocity was measured at three expansion degrees (8; 12; 26) and two slopes (0.009; 0.016) for various discharges. For the same slope and discharge, the results illustrated that the head velocity increases in the reaches expanded up to 20 degrees, compared to that for a uniform cross‐section reach. As anticipated, the velocity head increased directly with the bed slope.