台阶式溢洪道水流压强特性试验研究

为探讨台阶式溢洪道水流压强特性,结合青藏高原某水库,采用物理模型试验方法对高海拔地区台阶式溢洪道时均压强、脉动压强等特性进行了系统研究。结果表明:台阶式溢洪道水平面时均压强和脉动压强变化规律基本一致,从台阶凹角向凸角方向先有所减小,后逐渐增大,当流量较小时,时均压强在初始台阶会出现负值;台阶竖直面负压区范围超过整个台阶高度的一半,脉动压强在台阶顶角处较大;台阶式溢洪道时均压强和脉动压强沿程交替出现波峰和波谷,呈波浪状变化,总体上随流量的增大而增大,改变台阶尺寸,其值也发生变化;台阶式溢洪道脉动压强是随时间变化的平稳各态历经的随机过程,脉动优势频率为0~2 Hz,属低频振动,其概率密度为偏态分布,不会危害泄水建筑物安全。     

某水库台阶式溢洪道脉动压强特性研究

台阶式溢洪道水流流态复杂,其水流脉动直接影响到水利工程的安全,为论证某水库台阶式溢洪道的安全性,采用物理模型试验方法,对台阶式溢洪道脉动压强特性进行研究。结果表明,台阶式溢洪道底板脉动压强是随时间变化的平稳随机过程;脉动压强强度在台阶凹角和中点处相差不大,从台阶面中点向凸角处逐渐增大;脉动压强强度沿程交替出现波峰和波谷,呈波浪状变化,并随流量的增加而增大;台阶式溢洪道脉动优势频率主要集中在0~2 Hz,属低频振动。研究成果可为类似工程的优化设计提供参考。     

台阶式溢流坝消力池压强特性试验研究

为研究台阶式溢流坝不设反弧段连接时消力池底板压强特性,结合某水库实际工程,采用物理模型试验方法,对台阶式溢流坝消力池底板时均压强、脉动压强强度和峰值等压强特性进行了研究。结果表明,消力池底板时均压强均为正值;在滑行水流和过渡水流时,时均压强在水流冲击区出现一个较大值,最大为0.926kPa,下游反弹区形成极小值;在跌落水流时,时均压强沿程变化较小,且随流量的增加而增大;脉动压强强度和峰值沿程变化规律基本一致,总体上随流量的增加而增大,最大值出现在水流冲击区,脉动压强最大为1.198kPa,随后沿下游方向逐渐减小,并趋于稳定;台阶尺寸对消力池底板时均压强和脉动压强影响不大;消力池内脉动优势频率为0.01~4 Hz,属低频振动,不会危害泄水建筑物的安全。研究成果可为台阶式溢流坝消力池的优化设计提供参考。     

前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面消能特性的影响

将掺气坎布置在宽尾墩出口和阶梯溢流坝首级台阶的中间位置,能有效减小高坝泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀和冲刷破坏的概率。利用水气两相流模型并联合RNG k-ε模型,模拟计算不同前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面掺气浓度和消能特性的影响,前置掺气坎角度依次取8°,10°和11.3°。其中模型采用VOF方法对自由水面进行处理,利用几何重建方式对水气面附近进行插值,采用PISO算法和非定常流算法进行计算。模拟计算结果表明,在不同前置掺气坎角度下,阶梯面平均掺气浓度沿程变化趋势为总体减小并在后几级台阶处保持不变;在靠近掺气空腔后的台阶处,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先减后增,而沿阶梯面垂直近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先增后减,且同一断面的掺气浓度随前置掺气坎角度的增加而逐渐增加;在靠近反弧段的阶梯上,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐增大,而沿阶梯面垂直近壁面凸角到凹角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐减小,随着前置掺气坎角度的增加,同一断面掺气浓度随着增大,且泄水建筑物消能率随之增大。     

洞内曲线阶梯连接段水流压强特性数值计算

该文采用水气两相流Mixture模型,结合Realizable k-紊流模型对曲线阶梯连接段水流进行了三维紊流数值计算,得到了阶梯底板及边墙的压强分布规律。计算结果表明,曲线阶梯底板水平面压强沿步长方向呈倒"S"曲线分布,底板竖直面呈"C"字型分布,计算值和试验值变化规律和数值吻合。在斜面阶梯段,底板压强在横向上分布均匀;在水平阶梯段,底板压强在横向上分布不均匀,每个水平阶梯0.8倍步长处横向上存在两个高压中心。在阶梯凹角处存在负压,第二个水平阶梯(16#阶梯)负压值最大。每个阶梯边墙上存在一个高压中心和一个低压中心,高压中心在0.8倍阶梯步长底板处,低压中心在阶梯凹角的漩涡中心位置。由于进口流速大,阶梯前设置突扩突跌掺气设施,阶梯布置不同,该阶梯消能工的压强特性存在三维特性。     

明流脉动压强特性对自掺气发展影响试验研究

通过系列模型试验,采用脉动压强仪和针式掺气浓度仪,在不同初始流速与水深条件下详细测量了陡槽自掺气水流沿程各断面掺气浓度与脉动压强,重点分析了脉动压强与掺气浓度分布之间的相关关系,以及断面平均脉动强度对掺气区气泡扩散的影响。试验结果表明:随着明渠水流自掺气沿程不断发展,同一个断面上的脉动压强从断面底部至自由面呈现出先增大后减小的趋势,其中最大值位于断面掺气扩散区;断面平均脉动强度呈现沿程逐渐增大的变化趋势;在不同来流流速、水深及雷诺数条件下,自掺气水流断面平均脉动强度与断面掺气扩散区域之间呈现良好的相关关系。     

有压输沙管道脉动压强特性试验研究

壁面脉动压强是工程上重要的研究对象,脉动强度直接影响泄洪排沙洞、输水隧洞(管道)等建筑物的稳定性和运行安全。为研究不同含沙浓度对壁面脉动压强特性的影响,以黄河细沙(d50=107μm)为研究对象,在直径80 mm的水平管道中进行模型试验,测量出每种工况下的流量、含沙浓度和脉动压强。采用统计方法对测量数据进行多方面分析,并结合快速傅里叶变换(FFT)方法研究了脉动压强的功率谱密度。试验结果表明,时均压强的沿程幅值和瞬时峰值压强均随含沙浓度增加而增大,相对脉动强度随着含沙浓度增大总趋势是减小的;脉动压强概率密度为脉动压强均值接近于零的正太分布,随着含沙浓度增加分布形态从瘦高型发展成矮胖型,压强振幅变大;脉动压强功率谱密度中低频分量随着含沙浓度变大有明显的增加。     

过渡阶梯台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响研究

基于阿海水电站一体化联合消能工,采用三维数值模拟探讨过渡阶梯不同台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响。结果表明,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,阶梯坝面掺气空腔长度、掺气空腔面积和沿程掺气浓度逐渐增大;坝面最小掺气空腔不在水舌对称中心剖面,而在每股对冲水流的中心剖面处产生。当过渡阶梯台阶尺寸较小时,负压等值线分布在过渡阶梯的前几级台阶,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,负压等值线均分布在过渡阶梯的首级台阶内;首级台阶竖直壁面上边缘水气掺混区压强变化梯度最大;增大或减小过渡阶梯台阶尺寸,均有助于减小阶梯溢流坝面负压。故适当增大过渡阶梯台阶尺寸,既有助于提高坝面掺气效果,又可以减小坝面负压从而有效避免空蚀空化破坏。     

梯形凹角台阶式溢洪道水力特性

台阶式溢洪道中凹角水流的循环及能量交换是泄洪消能的关键因素之一,目前台阶式溢洪道的研究多集中在台阶的坡度、尺寸以及与宽尾墩等联合运用方面,鲜有对台阶凹角几何形状进行研究。通过水工模型试验和数值模拟计算,对传统三角形凹角台阶和新型梯形凹角台阶的流态、掺气浓度、压强、流速等水力特性进行研究,结果表明:梯形凹角台阶与三角形凹角台阶水流水力特性分布规律相同,但由于梯形凹角台阶改变了旋涡脱落的形状,漩涡脱落进入主流中,促进水流湍动,使得初始掺气点位置略微前移,增加主流区断面平均掺气浓度,提高虚拟底板处总压强波动强度,降低台阶沿程流速,有利于提高台阶抗空化空蚀能力和促进台阶消能。     

阶梯式溢洪道水平面上时均压强试验研究

通过模型试验研究了阶梯式溢洪道水平面的时均压强,结果表明:阶梯式溢洪道水平面上可能产生负压,负压主要位于水平面上距离阶梯凹角0.2～0.5倍水平阶梯长度处;整个阶梯式溢洪道水平面上最大负压位于2#或者3#阶梯上,掺气均匀段阶梯水平面上基本没有负压产生;阶梯水平面上的压强具有间隔相似性;单宽流量越大,水平面阶梯上压强最大值越大、最小值越小.     

大坝对鱼类栖息地的影响及评价方法述评

本文总结了大坝建设造成水流状态、水温、水质、底质和地形等因素的变化对鱼类栖息地造成的影响，并归纳了目前国内外对栖息地预测评价的主要方法，对每一种评价方法的特点进行了分析，最后对可采取的生态补偿措施进行了介绍。本文得到的结论为，大坝建设对鱼类的影响很大，但可以通过补偿措施加以恢复。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

基于VB下的渡槽设计研究

渡槽是一种重要的水工结构。将渡槽设计与Visual Basic编程理论结合,通过应用计算机编程可实现对渡槽结构进行各部位验算与校核。文章阐述了该软件系统的开发思想和实现过程,同时对总体框架的设计、模块的划分、具体环节的实现作了详细论述。依据各部位的关键技术参数,对渡槽设计相关的水力计算、槽身、刚架和基础结构计算作了论述,并给出了计算机软件设计的流程图,以期为工程设计人员采用计算机程序设计提供参考。     

基于AutoCAD的二维建模研究

复杂地质体的二维建模,一般采用自下而上依次建立点、线、面的方法,其中面的定义需要手工完成,费时费力,针对ADINA二维建模的不足,用VC编写了AutoCAD To Adina平面建模程序,实现了点、线、面的自动定义,大大缩短了ADINA二维建模的周期,节省了体力,通过实例表明,该方法具有较大的实用价值。     

基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性初探

混凝土坝在服役期间很容易出现各种损伤，其中裂缝是最常见的一种损伤形式。裂缝开始的时候一般出现在坝的局部，如果在出现损伤的范围内没设观测点，现有的观测手段很难监测到损伤。而基于振动的方法则有可能克服这一困难。为了研究这种方法，在大坝的不同位置模拟了不同条数和张开程度的裂缝，并给出了相应的振动频率和振型，在考虑了测试噪声的情况下，用统计神经网络进行了损伤识别。这种基于振动的混凝土坝损伤检测方法还会受到水位、温度变化的干扰以及环境噪声、仪器精度等的限制，还需作进一步的研究。     

基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价研究

针对地质灾害影响因素的不确定性、随机性和模糊性的特点,建立了基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价模型。通过确定评价单元指标对各级指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度,得到各评价单元的地质灾害危险性等级。最后,通过工程实例验证该评价方法的可行性。     

关于流域综合管理的思考

文章系统回顾了流域管理的发展历程和成功经验,着重分析流域管理发展的现状与问题,指出应以流域管理法规为依据,以流域管理机构为依托,以水资源管理、河道管理、河砂管理为主要内容对流域进行综合管理。     

对推行以设计为主体的工程总承包(EPC)的认识与思考

EPC(设计—采购—施工)工程项目管理模式是20世纪80年代国际上逐步发展起来的一种工程承包和管理模式。介绍了EPC工程管理模式的背景和国内外开展EPC总承包管理模式发展现状,总结了EPC总承包管理模式的特点。从水利工程角度出发,阐述了水利行业推行EPC总承包管理模式的必要性和可行性,并提出了建议。     

大坝安全信息权研究

大坝原型观测数据本身包含了丰富的信息，内在反映了监测项目之间的某种客观关系，基于此，应用PCA法及PPA法建立了确定大坝安全评价信息权重的正分析模型，一方面能够对数据进行降维处理，另一方面能挖掘数据内在信息，提取指标的相对重要性；并基于最优化准则，建立了信息赋权整合模型，解决了多种数学方法计算结果不一致性问题，最大限度地保持原始信息的完整性。     

基于KPCA-PSO-SVM的径流预测研究

为提高径流预测模型的准确性与稳定性,对KPCA-PSO-SVM的径流预测方法进行了研究。在分析径流影响因素的基础上,利用核主成分分析(KPCA)法对径流影响因子进行非线性特征提取,获得主成分作为支持向量机(SVM)的输入变量,建立了径流预测SVM模型,其中模型参数通过粒子群算法(PSO)进行优化。模型建立后,以新疆伊犁河雅马渡站中长期径流预测为例进行分析。预测分析结果表明,在拟合和检验阶段模型的平均相对误差分别为0.77%和7.64%,与其他预测模型比较,基于KPCA-PSO-SVM方法建立的径流预测模型有较好的预测和泛化能力,是一种行之有效的中长期径流预测方法。