船闸水力学研究的新成就

本文主要介绍近１０年来我院在船闸水力学研究方面的新成就，包括船闸输水系统布置、闸阀门水力学和引航道水力学等。并结合葛洲坝、三峡、五强溪等大型通过航水利枢纽工程，重点介绍在船闸输水水力计算、闸阀门非恒定流水力学、输水阀门段廓道体型以及门楣通气减蚀措施等方面的研究成果。     

三峡工程永久船闸水力学研究

三峡工程永久船闸总水头为１１３ｍ，为双线连续五级，中间级最大水头达４５．２ｍ，超过了国内外已建大型船闸的水平，其水力学问题十分复杂，通过多年来大量的试验研究，选用双侧主廊道四区段领先八支管动力平衡输水系统，输水阀门向弧形门，门后廊氏部吾突扩体型，门楣处减蚀措施，采用快速开启阀门和提前关闭阀门，以消除闸室水面惯性超高的不利影响，进水口旁侧取水方式等，不仅满足各项设计要求，并能保证船闸的安全运行。     

船闸水力学研究方法论

为进一步拓宽船闸水力学研究的思维方式,在总结已有研究成果的基础上,介绍了船闸水力学研究的目的、方法和准确把握优化研究方向的思维方式;阐述了通过能力、船舶航行/停泊安全与船闸输水系统安全三者在船闸水力学研究中的辩证统一关系。研究提出:船舶安全高效过闸优化研究过程,是一个从全局着眼对各种问题和矛盾渐进让步和协调的过程,是在厘清矛盾主次、明确目的后遵循水流自身规律因势利导、跳出惯性思维陷阱的创新过程。结合大藤峡船闸水力学研究成果,对船闸水力学研究方法论进行了解析,可为后续船闸水力学研究者提供参考。     

通航船闸水力学研究进展

船闸是当前世界上应用最广泛，前景最广阔，也是最重要的通航建筑物型式。本文从输水系统布置，阀门水力学及引航道水力学三方面对船闸水力学研究进展了综述。并重点介绍了我院在该专业领域内的研究进展和最新成果，同时也介绍了美国，前苏联等航运发达国家的船闸建设经验和研究成果。     

船闸水力学试验数据采集处理系统

本文介绍的以ＰＣ微机为中心的船闸水力学试验数据采集和处理系统，适用于各种船闸水力学试验中水动力特性的测量和处理。该系统在ＤＯＳ３．１以上版本下运行，全部功能采用下拉式中文菜单操作，可实现６４通道的数据采集，同时可对采集数据进行在线或事后处理，并绘制成图表。     

葛洲坝船闸水力学问题综合分析

对葛洲坝3座船闸在接近设计水头27m条件下运行中出现的水力学现象和原、模型观测资料进行综合分析。内容包括；船闸充泄水时上、下游引航道中的流速、流态、涌浪传播、间室充、泄水水力特性，阀门段水流空化及声振现象，阀门启闭力及阀门振动特性等。对船闸运行和检验中发现的问题及处理改善措施亦作了介绍，葛洲坝3座船闸运行了20a来的经验证明船闸按静水通航动水冲沙的原则指导设计是正确的，船闸输水系统布置型式是成功的。     

三峡永久船闸水力学安全监测

三峡五级船闸抽水调试期和试运行期水力学监测成果的完整性和系统性较好，为工程的验收、制定船闸运行管理规程提供了科学依据，同时对今后国内外高水头船闸工程的设计和运行具有十分重要的参考价值。     

三峡船闸水力学关键技术研究与实践检验

简要介绍了三峡高水头大型船闸防空化、声振、闸室快速平稳输水,以及引航道通航水流条件等水力学关键技术.经有水调试和运行检验,船闸水力学各项指标均满足设计要求,达到高水头大型船闸水力学先进水平.     

水力学有关研究热点的认识

在总结 2 0 0 2年国家自然科学基金申请项目水力学分支申请材料的基础上 ,结合本分支相关研究成果 ,分析了工程水力学、水波水力学和明渠水力学三方面的研究现状及发展趋势 ,指出了防冲消能、防波堤形式及稳定性等研究是目前水力学科学的研究热点     

河渠冰水力学、冰情观测与预报研究进展

冰情预报是进行防凌指挥、调度、决策的重要科学依据,也是一项复杂的系统工程,涉及冰水力学、热力学、气象及人工智能等学科。本文回顾了近几十年来冰水力学基础理论、模型实验和原型观测、冰情预报等方面的研究进展,包括:冰盖下流动的糙率计算,冰盖、冰塞、冰坝形成发展的理论研究及数值模拟,模型实验、原型观测典型成果,探地雷达、超声波技术、摄影、摄像、遥感、无人机航拍等现代冰情观测技术的发展与应用等。在此基础上,总结和归纳出研究现状及存在的一些急需解决的科学问题。     

船闸输水廊道复合管单支孔阻力系数试验

通过系列模型试验，对灌水状态和泄水状态复合管单支孔阻力系数进行了系统的研究，得到了单支孔阻力系数与支孔几何形状参数、流速比和廊道雷诺数之间的变化规律，建立了单支孔阻力系数的一般计算公式。     

新城船闸下闸首裂缝处理

分析了新城船闸下闸首底板裂缝产生的原因，阐述了裂缝处理的工艺特点，灌后压水试验和取芯检查都说明裂缝处理是成功的。     

河流鱼类鱼卵运动的水力学研究进展

鱼卵输移运动是鱼类早期发育的重要阶段,关系着鱼类卵苗孵化与资源补充。鱼卵运动规律研究对鱼类早期资源量估算、鱼类产卵场修复、生态措施效果评价和鱼类资源保护等工作都至关重要。本文以中华鲟和四大家鱼鱼卵为代表,总结了鱼卵运动的主要影响因素包括鱼卵物理生物特性、地形因素和水动力因素,并着重从水力学角度综述了这些方面的相关研究成果。在此基础之上,介绍了鱼卵运动研究主要是通过野外鱼卵调查和标志物放流试验、室内水槽试验和数值模拟等研究方法和手段。同时指出,目前鱼卵运动研究多阐明现象,未说明机理,迫切需要机理性的室内试验来揭示鱼卵运动的规律和影响机制;在数值模拟方面需考虑鱼卵运动的维度和尺度问题,并合理概化鱼卵生态属性;在学科交叉方面,可借鉴泥沙颗粒运动的相关研究方法,将鱼类生态学与水力学、河流动力学等学科交叉融合。     

中国水工水力学的发展综述

中国水工水力学是伴随着坝工技术的发展而发展的，50余年来，科技工作者在水工水力学方面取得了令人瞩目的成就。水工水力学主要有以下几个方面内容：泄水建筑物布置；泄洪方式；高速水流；消能防冲；水流雾化；通航水力学；计算水力学。尽管水工水力学有了空前的发展，但是还有许多问题尚未被人们认识，尚需要继续研究和探索。     

Effect of urbanization on stream hydraulics

Urbanization results in major changes to stream morphology and hydrology with the latter often cited as a primary stressor of urban stream ecosystems. These modifications unequivocally alter stream hydraulics, but little is known about such impacts. Hydraulic changes due to urbanization were demonstrated using two‐dimensional hydrodynamic model simulations, comparing urban and non‐urban stream reaches. We investigated three ecologically relevant hydraulic characteristics: bed mobilization, retentive habitat, and floodplain inundation, using hydraulic metrics bed shear stress, shallow slow‐water habitat (SSWH) area, and floodplain inundation area. We hypothesized that urbanization would substantially increase bed mobilization, decrease retentive habitat, and due to increased channel size would decrease floodplain inundation. Relative percent area of bed disturbance was 4 times higher, compared with that of the non‐urban stream at bankfull discharge. SSWH availability rapidly diminished in the urban stream as discharge increased, with SSWH area and patch size 2 times smaller than the non‐urban stream for a frequently occurring flow 0.7 times bankfull discharge. Floodplain inundation decreased in frequency and duration. These results demonstrate changes in hydraulics due to urbanization that may impact on physical habitat in streams. New “water sensitive” approaches to stormwater management could be enhanced by specification of hydraulic regimes capable of supporting healthy stream habitats. We propose that a complete management approach should include the goals of restoration and protection of natural hydraulic processes, particularly those that support ecological and geomorphic functioning of streams.