管道穿越富春江分层河床最大冲刷深度试验研究

设计水文条件下河床最大冲刷深度是管道等穿越河床工程设计的关键参数，分层河床最大冲刷深度预测尤为困难。采用分层、分粒径组的方法模拟河床分层泥沙，探索分层河床冲刷预测的模拟方法，预测了管道穿越富春江分层河床最大冲刷深度。结果表明，分层河床组合抗冲能力越弱，冲刷深度越大。试验冲刷深度结果合理，可做为工程设计的参考依据。     

沙坪一级水电站施工导流束窄河道冲刷防护试验研究

针对分期施工导流中通过围堰束窄河道会使河道的水流流速变大进而可能引起围堰堰坡、河床及岸坡坡脚冲刷的问题,以沙坪一级水电站一期导流为例,通过物理模型试验研究了束窄河床覆盖层的冲刷情况,并针对河床冲刷特性提出河道防护方案,最后通过数值模拟验证物理试验结果。物理模型及数值计算结果表明,导流工程的布置较为合理,围堰的设计防护措施能抵御水流冲刷,针对下游左岸岩坎处冲刷情况,采用块石防护方案能更显著改善河床覆盖层的冲刷现象。研究成果为采用分期导流的水利工程提供一定的技术参考。     

卵砾石床面粗化层级配预报试验研究

为研究卵砾石床面的粗化过程,选用粒径范围3~50mm的连续级配卵砾石为试验沙,在长17m、宽0.58m、深0.5m的水槽中进行三组不同流量的清水冲刷试验,测算其床面冲刷深度和粗化层级配,分析卵砾石床面在清水冲刷作用下的变化。结果表明,冲刷流速较小时,粗化后的卵砾石床面粗颗粒的排列仅与初始位置有关,而受到强冲刷时则会完全改变床面初始形态;粗化稳定后,床面中间形成凹槽而不形成沙波等地形;针对卵砾石床面的粗化层级配预报方法的预报值与试验值吻合良好。     

小浪底水库拦沙运用初期水沙调控效果初步分析

鉴于小浪底水库位于控制黄河水沙的关键部位,基于1999～2008年原型观测资料,初步分析了小浪底水库拦沙运用初期水沙调控效果.结果表明,出库水沙搭配明显改善,绝大多数中粗颗粒泥沙被拦在库内,出库泥沙较细;在入库水量和沙量均大幅减少情况下,水库淤积速率缓于预期.黄河下游河道持续冲刷,冲刷主要集中于高村以上,冲刷强度具有沿程减弱的趋势;下游主槽河床质明显粗化,断面形态趋于窄深;平潍流量不断恢复,主槽行洪排沙能力显著提高;库区和下游河道持续减淤效果良好.     

枕头坝水电站泄洪消能试验研究

针对枕头坝水电站泄洪流量大且其下游河床覆盖较深、抗冲刷能力较差的问题,采用模型试验方法研究了不同消能尾坎形式下消力池的消能效果及对下游河床和两岸的冲刷情况,提出了采用方案4即直立尾坎形式消能效果较好,对下游的冲刷亦较轻。     

小挑坎对某拟建大型水电站导流洞出口区消能与冲刷改善机理研究

山区河道导流隧洞出口区具有单宽流量大、流速高、河床覆盖层深且抗冲流速小等特点，多数隧洞出口区河床冲刷剧烈，而布置大型消能措施较困难，故提出在隧洞出口布置小挑坎的措施。在物理模型试验观测隧洞出口区水流流态和河床冲刷的基础上，采用数值模拟方法计算导流隧洞出口区水流流场，研究河床冲刷改善的内在机理。结果表明，导流洞出口增设小挑坎后，可增大出洞高速水流的横向扩散和减小单宽流量，增加局部消能率，从而降低河道岸边流速；高流速出洞水体占比明显减少，使高速水流无法直冲右岸滑坡体，减小滑坡体范围流速；出洞水流宽度增加，出洞水流方向变为斜向上出流，减弱对右岸滑坡体的冲击，并且使导流洞出口区及下游河道受到的冲刷明显减弱。研究成果可为工程实践提供参考。     

潮汐河口闸上河床演变对建闸的响应

针对档潮闸闸上河床演变的响应研究较少的问题,以浙江省强潮河口曹娥江口门建闸为例,基于建闸前水沙输移特点及河床演变分析,来用动床数学模型研究了建闸对闸上河床演变的影响.结果表明,建闸后闸上河道蓄水及口门锓蚀基面抬高,闸前至新三江闸河段内呈壅水淤积,新三江闸以上河段发生单向冲刷.     

利用MIKE21前后处理模块实现河床冲淤可视化分析

为实现河床冲淤变化的可视化分析,结合2008、2009及2011年闽江下游大目埕河段实测地形资料,介绍了利用MIKE21前后处理模块中地形网格生成、数据提取及网格面积计算等常规功能建立河段数字高程模型(DEM)及河床冲淤可视化、横断面自动提取及冲淤量计算的基本流程。大目埕河段冲淤分析结果表明,2008、2009、2011年该河段总体呈冲刷状态,仅在边滩零星部位出现淤积,全河段河床平均下切2.31m,冲刷总量为659.22×104 m3。该研究方法简单方便,冲淤分析结果直观,可有效应用到河道演变分析中。     

寺沟峡水电站下游水力特性研究分析

寺沟峡水电站是目前待建的“一机一孔”的新型水电站,通过水工模型试验,对枢纽下游水力特性进行研究,具体描述了下游的三种不同流态的运动规律、两种典型工况下游流速的沿程分布及三种不同冲刷形态的形成原因,探讨了各种因素对下游河床冲刷的影响。     

阶梯-深潭结构下的潜流交换过程试验研究

通过水槽试验验证了FLUENT结合COMSOL模拟阶梯-深潭结构下潜流交换过程的可行性,对比平坦河床,分析了阶梯-深潭结构下潜流的交换路径及不同区域的交换强度。结果表明,实测河床水沙界面水压力与模拟值吻合较好,阶梯坎附近呈现顺流下沉流、平行流、顺流上涌流、逆流上涌流4种水流状态。阶梯-深潭结构引起的水头变化是潜流交换的直接驱动力,阶梯坎上游及冲刷坑下游地表水进入河床后在冲刷坑内重回地表,完成了潜流交换过程。阶梯-深潭结构的潜流交换强度约为平坦河床的100倍,最大值出现在阶梯坎下方,最小值出现在阶梯坎下游约1m处的"速度零点"区域,该区域下游潜流交换速度明显减弱。     

微弯河道河床及河岸压强分布特性研究

为揭示微弯河岸形态下河床及河岸沿线压强的分布规律,利用FLUENT模拟研究了顺直河道衔接正弦形河道的模型在不同河道水流流速条件下河床界面与河岸沿线压强的分布特性。结果表明,河床界面的沿线压强受曲边形态的影响呈一定的波动特性,且这种波动特性会随流速增大而增强;河岸不同分层的沿线压强呈相似的波动特性,具体表现为河道凸岸段为水力低压区,凹岸段为水力高压区,且上层波动性更强;当河道水流流速增大时,河岸沿线总压强的波动振幅也随之增大。     

河床下切对磨刀门水道咸潮上溯的影响

为研究河床下切对磨刀门水道咸潮上溯的影响,基于珠江河口三维数值模型,结合珠江三角洲网河区河床演变情况,设置合理算例进行了数值模拟计算,并对计算结果从纵向、垂向和时间三个维度进行分析。结果表明,不同潮汐条件下河床下切对磨刀门水道咸潮上溯的影响结果有所差异,河床下切有利于盐度垂向分层和盐水楔活动,相对而言,河床下切对小潮期咸潮灾害强度加剧作用更为明显,其次为中潮期,大潮期影响相对较小。     

三角形河床形态对潜流交换作用的影响

为揭示交错三角形河床影响下的潜流交换机理,利用Fluent和COMSOL软件构建了三角形河床地形影响下的地表水-地下水流动的数学模型,并采用试验数据对模型模拟的地表水流速进行了验证,分析了水沙交界面的流速与压力分布和潜流交换区与缓流区的流速分布等。结果表明,河床几何形态促使水沙交界面形成了高低压交错分布的情况,强烈影响着水沙交界面和潜流带的流速分布及大小。波峰上游侧为下降流区域,波峰下游侧为上升流区域。潜流交换区的横向流速与纵向流速分量分别形成了一条"缓流带",其相交区域为潜流交换区的缓流区,缓流区的位置随着三角形河床波峰的位置而变化。研究成果可为三角形河床地带的工程建设提供参考。     

拦污漂在河床式厂房水电站的设计与应用

径流式开发中的河床式厂房水电站一般库容小,发电水头较低,常采用贯流式水轮发电机组,机组进水口高程较原始河床低而形成前池,在检修或汛期不发电时,水流流速降低部分树木等漂(悬)浮物与泥沙容易在前池或进水口范围内淤积,可能造成进水口拦污栅堵塞,严重时可影响发电水头,或造成检修闸门启闭困难、导水机构和水轮机组卡阻等不良影响.本...     

长江中游窑监大河段演变机理及发展趋势

三峡水库蓄水后,长江中游窑监大河段总体河势变化不大,但局部滩槽调整形成了不利于航行的条件。在总结河床演变特点的基础上,深入分析了河床边界与水力输沙条件之间的相互作用,从水流动力特性角度揭示了河床演变的内在机理,在此基础上预测了河床演变趋势。     

高坝水力学中紊流数学模型的应用与改进(Ⅰ)

对高坝紊流数值模拟中的几项关键技术进行了系统总结,特别是介绍了不规则动边界如自由表面和具有未知底部边界的冲刷坑的模拟跟踪技术、正交与非正交网格生成技术、两相流包括水-气两相和固-液两相紊流模拟中的关键技术,指出紊流数值模拟技术将在高坝水力学问题的研究中得到越来越广泛的应用。     

管棚注浆在斜井井筒过流砂层中的应用

以山西兰花百盛煤业有限公司矿井主斜井井筒横穿河床流砂层为例,简单介绍了管棚注浆支护的施工步骤、施工工艺及流程、施工的参数和设备。其支护效果显著,对条件类似矿井井筒过流砂层具有一定参考价值。     

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。