河工模型变态问题研究进展

对河工模型几种变态问题及其对水流运动、泥沙运动和河床变形的影响进行了回顾与评述 .几何变态对顺直河段、弯曲河段和分汊河段的水流运动影响程度是有差别的 .几何变态对推移质和悬移质泥沙运动的影响也不一致 .应根据实际情况选择合适的几何变率 .时间变态对水流运动和河床变形的影响十分复杂 ,时间变率应受到严格控制 .     

泥沙河工模型时间变态的影响及其误差校正途径

泥沙河工模型采用轻质模型沙时,往往存在水流运动时间比尺与河床冲淤时间比尺不一致的矛盾.目前的做法多为偏离前者而遵循后者,即采取时间比尺的变态,以尽可能保持河床冲淤的相似性,并缩短试验历时.但时间变态结果.对长距离河段的非恒定水沙过程的模拟,将在一定程度上导致沿程流速、水位、狭沙能力和河床冲淤量的偏离.本文首先对时间变态问题及其影响进行了概略性分析,进而通过水流连续方程和运动方程的数值求解,对时间变态所引起的诸水力因素和河床冲淤沿程偏离的性质及偏离的程度进行了定性和定量的分析计算,最后研究了校正这类偏差的途径和方法.     

河工模型中时间变态与水流挟沙力关系的试验研究

动床河工模型试验中，由于采用轻质模型沙而不可避免地出现时间比尺变态问题。通过实验分析，得出时间变态将导致模型中非水流的流量、水位、流速以及水流挟沙力均产生偏离，偏离的大小和方向与下列几个因素有关：（１）河段槽蓄量的大小；（２）时间比尺变态率的大小；（３）流量台阶的特性；（４）涨水过程或降水过程。最后得出了计算涨水过程中挟沙力因子偏差大小的关系式，该式对模型设计中正确选用模型沙和合理概化过程线有参考     

变态河工模型中的水流阻力相似分析

通过钱塘江河口闻家堰河段水文测验资料,得到了该河段的水流阻力损失的构成、各种阻力损失的大小以及该河段的河床糙率系数,同时对变态河工模型中的糙率相似问题进行了深入探讨.理论分析和模型验证结果表明,河工模型在几何相似满足的前提下,只需满足河床糙率相似,即可基本满足模型中水流阻力的相似问题.     

河工模型量测与控制技术研究进展

对近年来河工模型量测与控制技术在研究进展进行回顾与评述，并介绍了作者的测控系统及其特点，对此类系统的各个主要组成部分，如流量、流速-水位测控和尾门、口门控制等进行比较归类，并简要介绍了作者最近研究成功的红外线流速传感器、分布式流速采集系统以及工控组态软件在河工模型测控系统中的应用效果。     

河工动床模型试验的含沙量比尺

本文在评述目前关于含沙量比尺确定方法的基础上，指出前人采用λs确定的含沙量比尺，不能满足水流挟沙相似条件。剖析所找的原因是相似分析时，采用了不能同时适用于原型和模型且简化成指数等于1的半经验水流挟沙力公式，推导过程中又引入系数比尺等于1的假定，并以不考虑紊动扩散作用影响的λω作为泥沙悬移相似条件。选用容重适中的模型沙所开展的试验论证结果表明，含沙量比尺的大小对河床变形相似有直接影响，该比尺小于1时河床变形与原型偏差较大，该比尺与淤积物干容重比尺相近时，模型同原型才较为相似。此外，文中还认为，目前确定含沙量比尺的办法最好是通过分别确定原型和模型水流挟沙力的途径来实现。     

南水北调穿沙河模型比降变态问题

宽浅河流的动床河工模型通常被制做面几何变态模型，对比降原本就大的河流几何变态使阻力相似难以实现，本文采用二次（比降）变态对阻力相似的作法进行了分析和阐述，模型试验的检验表明在顺直河段采用二（比降）变态满足阻力相似可获得满意的效果。     

长河段河工模型时间变态影响及水沙过程控制方式研究

为满足泥沙沉降和起动相似,河工模型试验一般采用轻质模型沙。轻质模型沙引起的河床冲淤时间比尺与水流运动时间比尺不一致,使得模型水流运动过程发生扭曲、河道槽蓄及泥沙传播发生偏离,从而导致模型河床冲淤变形不相似。结合长江防洪模型试验分析了长河段河工模型时间变态对水流运动和河床冲淤变形的影响,探讨了时间变态影响改进措施,提出的模型进口提前、出口滞后的水沙过程控制方式,可供类似河工模型借鉴。     

大变态非恒定流河工模型的加糙技术

大变态非恒定河流工模型，由于模型变率大且模拟洪水过程，加糙时应特别注意行蓄洪区库容相似、河道槽蓄相似、雷诺数变幅大、模拟糙率大等问题，梅花形十字板加糙技术，由于其形体小、阻力大、进入阻力平方区雷诺数小、适应水流方向变化等优点，满足大变态非恒定流河工模型对加糙的特殊要求，较好地解决了大变态非恒定流河工模型的加糙问题。     

泥沙模型时间变态影响消减措施探讨

针对长江中下游河段泥沙模型时间变态影响及其消减措施的问题,通过回顾以往相关研究工作,分析了时间变态成因及其影响,并评述了消除或减弱泥沙模型时间变态影响的有关措施或设想。在此基础上,以长江南京河段泥沙模型为实例,基于调整模型水沙过程概化方式的思路,进行了消减时间变态影响的试验研究。结果表明:按水沙过程逐日平均概化方式进行泥沙试验基本可行,有望在长河段模型试验中解决或改善时间变态所带来的涨水水量不足和落水水量排除的难题。     

泥沙实体模型时间变态问题的研究

运用数学模型对陈家湾~新厂河段实体模型进行数值模拟,采用该河段2002年10月~2004年7月实测水沙资料,对实体模型时间变态有关问题进行了系列研究。分别采用容重为1.38t/m3及1.15t/m3模型沙比较了沿程水位、流量、流速、含沙量等基本参数的变化过程与原型的偏差,以及由此引起模型河道冲淤量与原型河道的偏差,并对这些物理量偏差的原因进行探讨。     

时间尺度对平原感潮河网水动力水质模拟精度的影响

为探究不同时间尺度边界入流条件对平原感潮河网水动力水质模型模拟精度的影响,以典型平原感潮河网地区的张家港市中部为研究区域,结合野外同步监测数据、自动高频监测数据、常规监测资料等构建了水动力水质模型进行模拟分析。结果表明:时间尺度、开始取值时刻以及调度情况均会影响模拟精度;研究区域边界入流条件、水动力模拟结果和水质模拟结果可信的最大时间尺度为1 h,水质模拟精度优于水动力模拟精度。     

基于水动力河网模型的引江泵站规模论证研究

以江苏省南通市引江供水区为例,建立了水动力河网模型,论证了新建泵站的必要性和泵站规模。研究结果表明:仅靠目前五大引水闸自流引江不能满足规划用水的要求;泵站规模越大,抽水量越大,但泵站规模大于180 m~3/s时,内河最低水位的抬高会导致水闸自流引江时间、引水量相应减小,而自引、抽引总水量增加并不明显。从增加供水量、抬高河网水位和影响水闸自流引江量多个方面进行综合考虑和分析,认为新建规模为150 m~3/s的九圩港泵站经济、合理且可行,满足规划用水要求。计算结果较好地反映了滨海感潮河网地区长江潮位、水闸自引、泵站抽引以及河网输水能力与内河水位之间的复杂关系,可为类似区域供水工程的设计提供技术参考。     

以降低洪水位为目标的河道疏浚规模与效果研究

疏浚作为一种清淤工程措施在河道治理、水库库容恢复、航道和港池维护、河湖污染物移除等方面得到广泛应用.由于担心疏浚后发生回淤,疏浚效果不能长期维持,疏浚很少作为一种工程措施在河道防洪治理得到应用.然而,在流域来沙大幅减少的背景下,对河道实施一定规模的疏浚以扩大行洪能力,不仅是可能的,而且不会发生严重回淤,疏浚效果可以长期...     

非线性双时间尺度紊流模型的研究与应用

在双时间尺度紊流模型的基础上，对线性涡粘性模型进行了修正，建立了封闭的非线性双时间尺度紊流模型。采用交错网格系统和有限体积法，将修正后的模型应用于具有回流的突扩流的紊流模拟中，其计算结果比采用双时间尺度紊流模型的计算结果有进一步的改进；对泄洪洞进口三维流场的数值模拟的结果与试验结果也较为吻合。     

松花江水质模型简介

在松花江洪水管理系统项目基础上,引进丹麦DHI公司技术开发了松花江水质模型.利用已建立的松花江流域的降雨径流模型,为河流模型提供径流量和面源负荷量的估算,完成松花江流域河流水动力学模型和传输、扩散模型的率定,为政府部门启动相应的应急预案提供科学的决策依据.     

考虑取水口和支流的河流纳污能力计算模型研究与应用

为了给入河污染物总量控制以及明确水功能区限制纳污红线提供技术支持,本文基于一维稳态条件下的水质模型,建立了考虑取水口和支流的分段求和模型来计算河流纳污能力。该模型以排污口、取水口或支流入口为控制断面将功能区划分为若干河段,确定各河段的流速,逐段计算纳污能力。相对于传统纳污能力计算模型,模型在考虑了支流和取水的基础上,能更灵活地对应功能区水质目标等级在水环境质量标准限值范围内合理选择水质目标浓度,从而避免出现纳污能力过严格或过宽松的情况。将模型应用于渭河干流陕西段,考虑取水口和支流的模型计算结果为73 814.43 t a,相比于断首控制模型的36 159.96 t a和功能区段末模型的85 365.49 t a,考虑取水口和支流的模型计算结果更适中,同时模型可以得出任意两个控制断面之间的纳污能力;模型中考虑了取水口、支流及分段流速等因素,得到的纳污能力也更科学、合理,能为明确水功能区限制纳污红线及入河污染物总量控制提供技术支持。