田家渡槽水深计算方法浅析

渡槽是渠道设计中常见的穿越建筑物,本文通过田家渡槽水深和渡槽水头损失计算,提出规范计算公式中存在的问题,阐述了渡槽水深的计算方法和过程。     

调水与供水结合站渠系统效率的计算和分析

在建立既包括水量损失又包括水头损失的渠道输水效率概念及计算方法,以及将泵站和渠道作为整体建立站渠系统调水效率概念及计算方法的基础上,针对站渠系统普遍实行的调水与供水相结合的运行方式,提出该方式下站渠系统效率的计算方法,并初步分析了影响系统效率的相关因素。     

水力学沿程水头损失算式浅析

依据达西推导得到的圆形管道算式与壁面摩阻及其物理概念，对沿程水头损失通用算式及其阻力系数作了分析，表明圆形与非圆形断面型式的沿程水头损失算式是有差异的，不能混用使用，并举例计算二者的差异，以利建筑物运行安全。     

水力学沿程水头损失算式浅析

依据达西推导得出的圆形管道算式与壁面摩阻及其物理概念，对沿程水头损失通用算式及其阻力系数作了分析，表明圆形与非圆形断面型式的沿程水头损失算式是有差异的，不可混同使用，并举例计算二者差异，以利建筑物运行安全。     

南水北调长距离调水中渠首所需水头的探讨

南水北调中线总干渠全长约1270km，主要由明渠、倒虹吸、隧洞、涵洞和暗渠组成，总计沿线布置各类交叉建筑物1715座，不管是沿程水头损失还是水流经过各建筑物的局部水头损失大小，经统计都相当可观。针对该问题，对沿程糙率和局部水头损失系数的取值大小进行了变更比较。计算表明，各值在一定范围变化时，陶岔渠首的水位受局部水头损失系数取值变化影响很小，主要取决丁沿程糙率的大小。此处给出了渠首水位随糙率变化的过程，并得到渠首水位随糙率的变化拟合公式。且表明各建筑物对水位的影响主要集中住所在位置的局部段。     

长距离正反向输水渠道设计若干问题探讨

南水北调来水调入密云水库调蓄工程利用现有渠道进行输水,既保留原有正向输水规模,又实现大流量反向调水功能,在国内少有先例。为保证工程利用现有渠道进行反向输水的输水能力及输水安全,同时保证既有渠道的正向输水功能,需要对现状渠道及渠系建筑进行改造,满足正反双向输水的功能要求。经分析,渠道水面线计算结果影响渠系工程的改造设计方案,甚至影响全线泵站的布置方案。通过对渠道水面线进行理论计算并与实际调度运行结果进行对比分析发现,倒虹吸是局部水头损失的主要组成部分,区间沿程损失受渠道内水草生长情况影响较大。由此提出建议:在倒虹吸出口前增设清污机,同时改造倒虹吸进口前清污机;工程建成后需加强对渠道水草的防治管理工作;通过设计方案优化,尽可能增加泵站进出口允许水位变幅,方便调度运行。     

有长连接管调压室水头损失系数计算方法研究

研究具有长连接管的阻抗式调压室水头损失系数的计算方法,给出基于Gardel三通水头损失系数经验公式、焊接三通水头损失实验资料以及截面突变管道水头损失资料;得出这种调压室不同流态下水头损失系数的计算方法,并将不同算法得到的调压室水头损失系数分别与水力模型试验结果进行了比较和分析.研究表明,基于Gardel三通水头损失系数经验公式及截面突变管道水头损失系数计算的调压室水头损失系数与试验结果具有较好的一致性.     

南水北调中线总干渠水头优化分配

南水北调中线总干渠渠道线路长,建筑物数量大、类型多,进行水头优化分配对于节省工程投资,合理的进行总干渠工程布置有着重要的意义.通过优化计算,提出了总干渠水头优化分配方案,确定了3个渠段之间的水头分配值以及各段内分段渠道和各个建筑物的水头分配值,并对方案进行了验证.     

大型输水渠道系统优化设计研究

本文在过去研究的有基础上，对大型输水渠道系统的优化设计进行了探索，提出了考虑建筑物水头损失和投资关系进入系统优化过程的数学模型，采用离散微分动态规划（ＤＤＤＰ）法进行计算和求解，能够迅速而准确地获得在渠系工程量或投资最小时的渠道纵横断面设计参数及各建筑物的最优化水头分配，实例研究的结果表明，采用本文方法可获得准确的设计参数和明显的经济效益。     

水电站拦污栅水头损失的计算问题

通过对水电站拦污栅水头损失计算问题的分析，给出了其计算方法及正确选择水头损失系数的计算公式。     

矩形明渠消力池水跃的水头损失研究

为了研究沿程水头损失与局部水头损失的变化规律,根据沿程水头损失的基本定义,推求矩形明渠消力池水跃区沿程水头损失与床面阻力系数、水跃共轭水深比、跃前断面宽高比及跃前断面水深的理论关系,提出了矩形明渠水跃区沿程水头损失及其系数和局部水头损失系数的理论公式,给出了沿程水头损失系数、局部水头损失系数和总水头损失系数的简单拟合公式。研究表明:沿程水头损失随着跃前断面水深和床面阻力系数的增大而增大,随着水跃共轭水深比和跃前断面宽高比的增大而减小;局部水头损失系数随着跃前断面弗劳德数的增大而增大;水跃区局部水头损失占比随着弗劳德数的增加而增加,弗劳德数为3时的局部水头损失占比达到90%,弗劳德数为6时的局部水头损失占比已达到95%以上。研究成果可进一步完善并丰富水跃理论体系。     

遗传算法在均质土坝渗流计算中的应用

计算均质土坝渗流问题的常用方法有三段法和两段法 ,它们在求解过程中需要试算图解 ,计算精度不高且人工计算量大。为此 ,把该渗流问题等价于一非线性优化问题 ,可用作者研制的加速遗传算法 (AGA)进行求解。实例的计算结果说明 ,AGA计算简便 ,求解精度高 ,通用性强 ,为三段法在实际土坝工程设计中的广泛应用提供了新的有力工具     

水电站调压室内三维湍流场数值模拟

运用计算流体动力学方法(CFD)对某抽水蓄能电站尾水调压室进行了数值模拟。计算时选用适合调压室流动特性的Realizablek-ε湍流模型,采用标准SIMPLE算法,离散格式采用一阶迎风格式。计算结果揭示了调压室内流道流场的速度及压力分布规律,并据此计算出调压室水头损失系数。将水头损失系数计算结果与水力模型试验结果进行比较,发现采用CFD方法计算得到的结果不论在变化规律上还是数值上均可达到与模型试验结果相当的精度,表明CFD方法可以应用于调压室的设计和优化中。     

南水北调京石段应急供水水力控制模型研究

为确保首都供水安全和奥运会的成功举办,南水北调京石段应急供水工程计划2007年底将河北省4座大型水库原供农业、环境的用水引入北京,因此研究确定相应的水力控制模型和算法具有非常迫切和重要的现实意义.基于从京石段的特点和渠道安全运行的角度出发,重点讨论了京石应急供水河北段明渠输水的水力计算模型.通过模型的计算来指导京石段应急供水运行和决策.     

NUMERICAL SOLUTION FOR TIDAL FLOW IN OPENING CHANNEL USING COMBINED MACCORMACK-FINITE ANALYSIS METHOD

A new numerical scheme for solving the tidal flow in an opening channel using the advective-diffusion shallow-water equations as the governing equations is proposed based on the combination of the MacCormack and the finite analysis methods. In the present scheme, the finite analysis method is used to discretize the momentum equation and the MacCormack technique is used to discretize the continuity equation in a single grid system. The matrix of the discretized momentum equation is characterized by predominantly main diagonal elements, which ensures favorable convergence and stability for the numerical simulation by the combined method. To verify the present method, hydraulics simulation is carried out for a section down mainstream of the Huangpu River. The computational results agree with the measured data. By use of orthogonal curvilinear coordinate system, the methods can be easily extended to the numerical simulation of the tidal flow in a tortuous channel.     

胥浦活水泵站肘形进水流道流态分析及优化

胥浦活水泵站为一座长江边低扬程引水泵站,设计流量5.0 m3/s,最大扬程3.3 m。为适应其低扬程、小流量的特点,选用了全贯流潜水泵,在原胥浦节制闸底板上改建安装。为了保证在长江低水位时,水泵进水口完全淹没,进水流道型线平顺,流道内无涡带或其他不良流态,机组启动正常和运行稳定,利用三维数值建模、边界条件设置与三维湍流流动模拟,运用计算流体动力学CFD方法,进行进水流道内部流动数值模拟,多方案分析和比较进水流道内部流态、水泵进水条件和流道的水力损失。计算结果表明,进口尺寸1.1 m×3.4 m(高×宽),出口直径1.2 m的型线B方案进水条件好,流道水头损失小,满足水泵高效运行的要求。优化设计方案为泵站安全运行提供最优的设计进水流道型线和设计参数。     

天然河道丁坝群局部冲刷三维数值模拟

为研究天然河道中丁坝长度对河床的冲刷影响,基于天然河道形状和实际丁坝群布置,提出适用于天然河道形状的丁坝群局部冲刷计算流体力学(CFD)三维数值模拟方法,建立了滦河马良子段丁坝群三维模型。采用RNG k-ε模型模拟计算,用VOF方法进行自由表面的追踪,并对丁坝局部冲刷坑形态及冲刷深度进行了数值模拟。对比实测数据,数值模拟结果与实测结果非常吻合。针对丁坝群中局部冲刷最严重的丁坝,对其长度进行调整,调整后冲坑深度明显改善。     

特低扬程泵站水力性能研究

采用数值计算和物理模型试验方法研究特低扬程泵站的水力性能,并以苏州市东风新平面S形轴伸泵为例,对其内、外特性,包括装置的水力性能、流道沿程典型断面流速分布、空化特性及进出水流道的水头损失进行分析研究。通过对数值模拟计算及物理模型试验成果的逐项对比,证明数值模拟方法在特低扬程泵装置性能研究中具有良好的应用价值,特别是在高效率附近区域,数值模拟计算成果具有良好的精度。对断面流速分布和流道水力损失等内特性的进一步分析,揭示了不同工况下泵站性能差异的原因,为进一步优化流道型线提供了依据。     

混凝土坝运行期安全评估与全坝全过程有限元仿真分析

混凝土坝仪器观测提供的变位、温度、扬压力等资料,对于监控大坝工作状态是有用的,但它们不能给出大坝安全系数.混凝土坝实际应力场十分复杂,应变计测点太少,即使应变观测资料全部有效,也不能给出坝体应力场全貌和安全系数,何况由于种种原因,应变计观测资料实际可利用率并不高.在运行期,每隔一定时间需对坝体进行一次安全评估,目前主要采用设计规范中规定的计算方法求安全系数,如材料力学方法、拱梁分载法、刚体极限平衡法等,这些都是七八十年以前的老方法,施工期和运行期所积累的丰富资料在计算中难以反映,建议采用全坝全过程有限元仿真方法计算运行期坝体安全系数,可以较好地反映混凝土坝实际安全状态.     

河口,海湾平面潮流数值计算中的几个问题

笔者近年来在从事何口、海湾潮流数值计算的工作实践中，时常碰到一些问题，如床面糙度ｎ值的分布情况，模型动边界与水量平衡的影响关系，开边界条件缺损如何补救，嵌套模型内边界控制信息能否保证平滑传递等，往往不能从数学模型所依托的基本议程及其计算格式中寻求解答，而需要针对不同问题的具体性质，采用满足物理图案，又便于实际操作的措施予以克服和解决。本文通过在珠江口磨刀门、从今洋和黄茅海等河口湾以及粤西水东湾（比