小浪底水库泥沙管道输送的阻力损失分析

阻力损失是管道水力输送的关键参数之一。本文基于小浪底水库的管道排沙试验,研究不同流速、粒径、浓度下管道输送的阻力损失,采用实测数据与已有模型对比分析的方法,选取拟合效果最好的模型。流速为2.08m/s时,阻力模型与费祥俊模型拟合最好,杜兰德模型次之。因此在试验参数确定中综合考虑费祥俊与杜兰德模型。在本次试验流量为620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为279 kg/m3(浓度10.53%)、中值粒径为0.0512 mm的参数组合下,管道排沙效果相对较好,月排沙量为4.15×104t;而基于本次试验条件,预测高浓度时的输沙情况,最佳输送参数应是流量620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为950 kg/m3(浓度35.85%)、中值粒径为0.0512 mm,月排沙量为14.14×104t。     

高压输水管道泥沙淤积的试验研究

作者采用模型试验方法研究了万家寨引黄工程高压输水管道中泥沙的淤积过程，形态，分析了临界不淤流速及管道淤堵等问题，试验成果表明，在高压输水管道中，即使含沙量小，泥沙颗粒细，如果管道中流速小，也会出现泥沙淤积，但随着淤积增大，管道中流速也随之增大，只要正常运行，管道将不会出现淤堵，其临界不淤流速为0.9-1.0m/s。     

城市排水管道泥沙问题浅析

城市排水管道设计中,普遍采用最小流速准则控制排水管道中的泥沙淤积。从世界各地排水管道的运行历史及近年的研究成果来看,这种设计准则是存在问题的。对排水管道泥沙运动的研究进行了较为全面的综述,结合相关的排放口扩散器泥沙淤积规律模型试验研究成果,对典型的排水管道泥沙运动方程进行一定分析,提出排水管道设计推荐公式。并希望能引起我国科研和工程界对排水管道泥沙问题的重视,达到抛砖引玉之效     

管道输送泥沙的实船试验及分析

目前,我国固液两相流管道输送工程的设计参数,主要依靠实验室的模拟试验及理论公式计算的数据。但在实际应用中,发现机械设备的储备量过大.设计工况与运用条件和使用范围不同,机械设备的性能及经济效果有显著差别.针对荆江大堤加固工程远距离输泥的实际需要,对改进的200m~3/h绞吸式挖泥船长排距施工的管道特性进行了观测.本文着重地介绍实船试验的设备、测试条件、步骤、方法及试验取得的初步成果.供管道输送工程设计者参考.     

粗颗粒物料管道水力输送不淤临界流速计算

近30年来,固体物料的管道水力输送技术应用越来越广泛。在管道水力输送系统设计中,不淤临界流速是首先需要确定的重要参数,对确保管道安全输送具有重要意义。对于细颗粒物料,已有比较成熟的计算方法,但对粗颗粒物料,不同的计算式差异较大,给参数确定带来困难。在对已有的管道不淤临界流速计算进行比较分析基础上,探讨了颗粒浓度、粒径、密度以及管道直径等因素对不淤临界流速的影响,并分析了计算式结构的差异。整理不同学者针对粗颗粒输送的试验数据,重点分析了不淤临界流速随颗粒粒径加大的变化规律。基于量纲分析法,提出了粗颗粒在管道输送中不淤临界流速计算式,其计算结果与试验数据相对误差在10%以下,基本满足不淤临界流速计算的工程要求。     

小浪底水库管道排沙系统管道水力学计算

根据各种经验公式及沿程水头损失的计算理论,初步计算了小浪底水库自吸式管道排沙系统的管道临界不淤流速及沿程水头损失.结果表明,在汛限水位下,当主管道铺设高程为145 m时,清淤的距离可达坝前24 710 m,基本可以将小浪底坝前20 km库区范围、高程145～175 m的细泥沙排出库外.     

泥沙管道输送关键流速及其计算方法比较

首先介绍了不同学者对关键流速的定义,分析了其随颗粒粒径、浆体体积浓度等因素的变化规律,然后归纳了当前使用较多和最新提出的关键流速计算方法,最后进行了案例计算并与实测数据进行了比较。结果表明:采用王绍周提出的临界流速概念来定义关键流速是最合理和清晰的;泥沙管道输送关键流速计算推荐使用Durand公式;各家公式一般选择中值粒径d50和平均粒径dm作为特征粒径,故其公式都不能体现级配对关键流速的影响。     

泥沙管道输送试验系统的研制及分析

为更好地服务于泥沙疏浚工程,研制了泥沙水力输送试验系统,并对不同体积浓度泥沙输送时的阻力特性进行了试验。结果表明:该试验系统设计合理,测量数据准确,可模拟实际工况;泥沙体积浓度较低时,管道的水头损失基本上随着速度的提高单调增大;体积浓度较高时,流速先降低再提高,在临界流速附近存在起伏。     

小浪底水库泥沙多年调节的减淤效果初步研究

由于黄河水沙条件的变化,三门峡水库“蓄清排浑”运用经验的局限性表现得更为突出。从黄河下游河道输沙、防洪和水充分利用出发,小浪底水库应采取泥沙多年调节的运用方式,平水枯水年蓄水拦沙运用,丰水年集中泄空冲刷产生高含沙洪水,塑造窄深河槽改造高村以上宽浅河道,利用窄保河槽输送高含沙洪水入海,计算结果表明对黄河下游减效果显著,并可大量节省输沙用水。     

管道水力输送临界流速研究进展综述

固液两相流中对于临界流速的研究一直是管道水力输送研究中的主要问题,在参考国内外有关文献的基础上,阐述了管道水力输送临界流速在理论研究与数值模拟等方面的研究进展情况,对以后的研究发展方向具有重要意义。     

小浪底水库拦沙初期泥沙输移及河床变形研究

应用物理模型试验对小浪底水库运行初期的泥沙输移和河床变形进行了一系列的研究预测,结果表明水库运用初期基本上为异重流排沙;库区干流淤积形态为三角洲且不断向下游推进;支流淤积主要是干流倒灌的结果,在沟口可形成拦门沙;库水位大幅下降,干流河床将产生溯源冲刷和沿程冲刷,支流淤积面随之下降。水库投入运用以来的实测资料分析表明,尽管预报试验所采用的水沙条件与水库运用以来的实际情况不尽相同,但两者在输沙流态、淤积形态及变化趋势方面基本一致,从而证明了模型试验得出的结论是符合实际的。     

小浪底水库进一步水沙调控亟待研究的问题

分析了小浪底水库运用以来黄河下游河道发生的变化,指出水库在扭转河道连年萎缩、恢复河道泄洪能力方面作出了重要贡献。水库现已进入拦沙后期,建议水库运用理念应适时由"拦沙减淤"转变为"调沙减淤",在充分发挥下游河道输沙能力、减少河道淤积前提下,尽量减少水库淤积,延长水库寿命,并提出在建立新的水沙调控模式中亟待研究的疑难问题。     

Equilibrium sediment transport in lower Yellow River during later sediment-retaining period of Xiaolangdi Reservoir

The Xiaolangdi Reservoir has entered the later sediment-retaining period, and new sediment transport phenomena and channel re-establishing behaviors are appearing. A physical model test was used to forecast the scouring and silting trends of the lower Yellow River. Based on water and sediment data from the lower Yellow River during the period from 1960 to 2012, and using a statistical method, this paper analyzed the sediment transport in sediment-laden flows with different discharges and sediment concentrations in the lower Yellow River. The results show that rational water-sediment regulation is necessary to avoid silting in the later sediment-retaining period. The combination of3 000 m3/s < Q < 4 000 m3/s and 20 kg/m3< S < 60 kg/m3(where Q is the discharge and S is the sediment concentration) at the Huayuankou section is considered an optimal combination for equilibrium sediment transport in the lower Yellow River over a long period of time.     

黄河小浪底水库库区水流泥沙运动规律分析

结合1997～2001年黄河小浪底水库库区水文泥沙测验资料,采用水文分析的方法,分析施工运用期、蓄水运用初期等不同时期库区各因子站的水流泥沙运动特征、库区泥沙淤积量及其淤积形态和水库初期运用的回水影响等,并着重分析2000年洪水期含沙量变化过程以及库区泥沙淤积上延现象,初步得出库区不同时期的水流泥沙运动基本规律.由于受当时设站规模的限制,库区水文泥沙资料尚存在不足.今后需加强小浪底水库泥沙淤积状况的监测,收集更广泛的库区水流泥沙资料,为制定小浪底水库运行调度方式奠定基础.     

三峡水库不平衡泥沙输移规律

通过观测资料分析与数学模型模拟,研究了三峡水库在大水深强不平衡条件下非均匀沙输沙规律。研究说明,三峡工程蓄水运用后,洪水以重力波的形式传播作用明显,寸滩站至黄陵庙站的悬沙输移时间比洪水传播时间滞后较多,考虑洪水的非恒定过程使计算水库泥沙淤积有所增加。三峡水库细颗粒泥沙不仅淤积比大,且不同粒径对计算结果影响不大,如不考虑絮凝作用,难以用不平衡输沙理论解释。考虑絮凝作用后,模拟三峡水库出库含沙量过程与观测良好,从侧面说明三峡水库可能存在絮凝现象,此问题值得进一步深入研究。     

小浪底水库排沙对下游鱼类的影响研究

采用现场调查和室内实验相结合的方法研究了黄河小浪底水库排沙期间下游河流出现鱼类死亡现象的原因。2010年度小浪底水库排沙期间,下游出现了高含沙水流过程,伴随出现了鱼类死亡现象,调查发现受影响鱼类有5目5科11种。水库排沙期间的含沙量、溶解氧变化过程的现场调查及室内实验结果表明,小浪底水库排沙时细颗粒泥沙含量较高,堵塞和损坏鱼鳃是导致鱼类死亡的原因之一。当含沙量大于80kg/m3时,水体溶解氧下降至鱼类生存所需下限2mg/L以下,鱼类在短时间内缺氧而死亡;当含沙量低于60kg/m3时,根据现场调查结果及相关人员经验判断水库下游河道内不会出现鱼类死亡漂移现象。水库排沙期间,下游河道水体的含沙量与溶解氧浓度具有较好的相关性,即河道水体的溶解氧浓度随着含沙量的增加而减少,可通过控制出库含沙量及其持续时间减轻水库排沙对鱼类的影响。     

粗颗粒管道水力输送试验研究

粗颗粒由于沉降太快,不容易输送。通过试验发现,其在管道中存在四种运动形式,其中,连续式推移可以实现连续输送,且能耗不大,是其最佳输送形式。在分析比较已有研究结果基础上,提出了管道中粗颗粒水力输送的最佳输送速度的影响因素,并利用试验结果,基于量纲分析法得到了粗颗粒输送临界速度的计算公式。该公式的平均误差在15%以下,可以用作粗颗粒管道水力输送临界速度计算的依据。     

蒋家沟阵性泥石流输沙特性初步分析

对云南蒋家沟泥石流1987~1991年的10场共1 271阵阵性泥石流输沙率资料进行归纳分析,认为阵性泥石流输沙基本服从幂律分布。     

远距离输沙明渠不淤流速的研究

我国河流含沙量高，引水明渠的泥沙淤积十分严重，但尚无确定输沙明渠不淤流速的有一定普遍意义的公式，早期对含沙量大小的影响考虑不够、后期不淤流速经验公式大多来自西北地区引黄灌渠的经验，适用于悬移质泥沙较细的情况、黄河洪水泥沙特性表明，含沙量越高、悬沙组成越粗，本文分析及试验验证，得到渠道的不淤流速表达式，充分反映了含沙量及其组成对不淤流速的影响，表明在其他水力因素不变时，输沙明渠不淤流速随着含沙量增加而变化，文中提出的不淤流速公式，可满足黄河高浓度远距离输沙明渠设计的要求。     

Prediction of sediment inflows to Angereb dam reservoir using the SRH‐1D sediment transport model

Angereb Dam, located in Ethiopia, was constructed in early 1994 as a water supply for the town of Gondar up to the year 2020. The reservoir could not achieve this objective, however, because of significant sedimentation problems. Accordingly, one objective of this study was to simulate the historical reservoir sedimentation pattern, as well as predict the near future (until 2015) sedimentation pattern of Angereb Reservoir. The Sedimentation and River Hydraulics one‐dimensional model (SRH‐1D), version 2.6, was used for this purpose. Another objective was to propose possible mitigation measures to reduce the quantity and rate of sedimentation in the reservoir. There was generally good agreement between measurements and model simulations, with the observed trends being well simulated. The exception was that the model tended to overpredict the sediment deposition volumes in the upstream reaches of the reservoir. The two mitigation alternatives for addressing the sedimentation problem, namely managing sediments in the watershed and flushing sediment through the dam bottom outlet, appear to be technically feasibility, with a predicted reduction of the volume of deposited sediment between 63 and 80% be achievable.