异侧竖缝式鱼道水力特性及放鱼试验研究

本文试验研究了异侧竖缝式鱼道的主流轨迹、主流速度的沿程变化规律、横向流速分布的特征及其随流量的变化情况,并进行了放鱼试验。试验研究是在浙江工业大学大比尺鱼道中进行的,考虑5种典型流量(Q=8.78,18.94,27.55,34.95,40.65L/s),取h/3和2h/3两个水深,沿每一水深平面纵向有12条横线(x=0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110cm),每条横线上布设27个测点。通过试验研究,提出主流轨迹的经验公式、主流速度沿程变化的关系式、横向流速分布特征的半理论半经验公式等。另外,通过放鱼试验,给出过鱼对象(鲫鱼、河鳗)在主流低速区以及沿主流轨迹的溯游特性。     

同侧竖缝式鱼道水力特性及放鱼试验研究

本文在大比尺鱼道模型中对同侧竖缝式鱼道的水力特性进行了系统的试验研究,并做了放鱼试验。选择了5组典型流量,对每一组流量系统地实测了13h(h为相应流量的水深)平面、12h平面及23h平面各断面(x=0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100cm)的流速分布,分析了同侧竖缝式鱼道的流速分布形态、无量纲流速分布特征、断面最大流速沿程衰减情况、同一水深不同流量的流速分布。通过放鱼试验,考察了鱼类对不同流量的响应情况,提出同侧竖缝式鱼道的不足及其改进措施。     

竖缝宽度对竖缝式鱼道水流结构的影响

竖缝式鱼道具有流态稳定、对上下游水位变动自适应性强、过鱼效率高等技术特点,是目前国内外比较流行的鱼道布置方式之一,得到了广泛的工程运用。已有研究表明,影响竖缝式鱼道水流结构的参数主要包括各级水池的长宽比、导板长度、导向角度、以及隔板墩头体型等。本文在已有研究基础上合理取用竖缝式鱼道的长宽比、导板长度、导向角度等参数,采用数值模拟方法,进一步研究了竖缝宽度对水池内水流结构的影响,并给出了其合理取值范围。     

多喷孔射流的三维紊流数值模拟及消能分析

多喷孔淹没式套筒阀是一种用于压力管道的新型消能型式,它是利用多股多层喷孔使水流高速喷出后在消力池内卷吸、掺混,形成强烈紊动水流来消减能量。喷孔的大小、数量以及布置方式决定了该消能工的消能效率。本文采用RNGk-ε紊流模型对管道出口多喷孔射流消能进行了三维数值模拟研究,对喷孔的优化布置方式进行初步的探索,对该消能工的消能机理以及其它水力特性也进行了分析讨论。提出了断面余能比概念,并以此通过分析比较不同喷孔个数以及喷孔布置方式下的消能效果,发现喷孔交错梅花状布置的消能效果明显优于平行排列的布置方式,给出了断面比能与喷孔个数的变化曲线。     

大型立式泵站簸箕型进水流道三维紊流数值模拟

针对典型的簸箕型进水流道 ,应用紊流模型对流道内部流态及水泵吸水管各断面流速分布进行了数值模拟 ,计算结果符合实际情况。数值计算揭示了簸箕型进水流道内流动规律 ,进水流道吸水管下方存在奇点 ,如相关设计参数不当易产生漩涡。根据计算分析 ,提出大型泵道簸箕型控制参数 ,对于工程设计有重要参考价值     

地表糙率对坡面流流速影响的试验研究

地表糙率是影响坡面流流速特征及变化过程的重要因素。本研究采用变坡试验水槽在粗糙粒径(d≤10mm)、单宽流量(0.04~0.24 L·s-1·m-1)和坡度(2°~12°)范围内,利用定床阻力冲刷试验系统研究坡面流平均流速与粗糙粒径、流量和坡度之间的关系。结果表明:随着地表糙率的增加,水流克服阻力做功增加,能量降低,流速呈指数函数减小。地表糙率不同会导致坡面流速的主要控制因素不同,当粗糙粒径较小(0≤d≤2.5mm)时,糙率、流量和坡度对流速均有显著影响,解释方差分别为19.8%、44.8%和27.8%;当粗糙粒径较大(2.5d≤10mm)时,糙率和坡度对流速的影响很小(影响程度分别占8.8%和1.5%),流量为主要影响因素(占84.1%)。经多元回归分析发现,糙率对流速的影响最大(54.6%),流量次之(30.8%),坡度最小(6.6%),三者可以较好模拟定床条件下的水流流速(R2=0.919),且流速与糙率负相关,与流量和坡度正相关。该研究结果有助于深入了解不同糙率的定床阻力下坡面流流速的时空分布特征,为坡面土壤侵蚀过程物理模型的建立提供科学依据。     

刚柔组合型植被消浪特性的试验研究

针对季节性水位变化大的河流，进行刚柔组合型植被消浪特性的物理试验研究，以保证其生态护岸工程设计在各种来水条件下均有较好的消浪效果。以老龙口河段为例，结合现有防浪林的树高及实测水位，分别对四种组合型植被进行八个水位条件下的消浪试验。研究表明：单一型防浪林在不同来水条件下消浪效果的差异较大，组合型防浪林整体效果较好；在老龙口河段，前柔后刚组合型防浪林方案更佳，透射系数均低于58.04%。组合型防浪林综合利用了各植被在不同水位条件下的消浪优势，使得在水位变幅大的河道中营建防浪林更为经济合理，基于物理试验的刚柔组合型植被消浪特性分析可为老龙口河段及其类似河流的生态护岸工程提供理论支撑，具有实际应用价值。     

正弦派生曲线弯道水流结构特征实验研究

探究窄深型弯曲河段三维水流结构,使用声学多普勒流速仪(ADV)对正弦派生弯道水槽中40个断面12160个测点三维水流数据进行加密测量研究,研究结果表明:弯曲岸壁形态改变了水流结构特征,曲率为0断面附近区域为水流动力轴线在左右两岸摆动的过渡区;在左右两岸侧,纵向流速沿程波动分布,波动周期相同相位相差180°,且在凹岸处存在小流速区;各断面存在中心区近底主环流和近岸近水面反向小环流,部分断面近岸近底还出现与中心环流同向的小环流,环流强度最小值出现在各弯段弯顶附近。实验数据可为连续多个弯道数值模拟提供数据验证参考。     

糯扎渡水电站进水口分层取水数值模拟研究

为减免水电站下泄低温水对下游河段生态环境的影响,糯扎渡水电站进水口拟采用分层取水方案。结合糯扎渡水电站进水口两种取水方案（双层取水方案和多层取水叠梁门方案）,采用k-ε紊流模型对不同形式进水口的水力学特性进行了三维数值模拟,在进水口水头损失、流速分布以及流态等方面进行了分析和比较,从水力学方面论证了分层取水方案的可行性。数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证。     

与宽尾墩联合使用的消力池底板压强特性试验研究

压强分布规律是决定消力池底板能否稳定的一个主要因素。本文通过水力学模型试验测试结果,对与宽尾墩联合使用的消力池底板时均压强与脉动压强分布规律进行了研究,研究发现,池底板时均压强可沿程分为冲击区、跳跃区和恢复过渡区,冲击区一般水流可能承受动水压强作用,且不同水流条件下,动水冲击压强会出现不同的变化规律,跳跃区时均压强会随着冲击区动水压强增加而减小。脉动压强变化一般主要集中在冲击区,且脉动压强会随着尾水深度及尾坎高度的增加而减小,随着消力池长度的增加而增加,采用X型宽尾墩后,脉动压强可能比采用Y型宽尾墩减小大约20%以上。