入海河口闸下淤积机理及模拟技术研究进展

从闸下淤积的机理、物理模型试验和数值模拟技术3个方面,概述了对闸下淤积问题的研究进展.针对目前闸下淤积研究中存在的问题,着重介绍了采用概化物理模型试验研究建闸河口闸下淤积的研究成果,提出了建闸河口闸下淤积物理模型模拟的改进方法,在不能取得理想模型沙的条件下,闸下淤积特性试验应以满足闸下河道内淤积泥沙输移特征来确定模型的动力边界条件,并指出下一步要加强潮汐条件下浑水异重流、浮泥运动对闸下淤积的影响研究.     

潮汐条件下浑水异重流研究进展

浑水异重流是泥沙运动的一种形式,对水库和港池航道等泥沙淤积具有重要影响.许多专家学者都对浑水异重流进行了深入全面的研究,尤其是关于水库浑水异重流运动规律的研究,取得了丰富的成果.但是,这些研究成果大多是基于稳定流条件得出的,而对于潮汐条件下浑水异重流的研究非常少.本文分别对稳定流和潮汐条件下异重流的研究进展和研究方法进行了分析、归纳和总结,并指出了研究工作中的不足和今后需进一步研究的方向.     

白杨河水库汛期异重流排沙的探讨

探讨了玉门油田水电厂白杨河水库在汛期洪水产生的浑水明流入库时与水库清水相遇形成异重流现象,利用异重流挟沙的特性将水库内泥沙淤积排出库外。     

用盐水减少异重流泥沙淤积的试验研究

异重流是自然界一种常见的现象 ,异重流淤积对许多工程都是需要解决的问题 ,如三峡永久船闸的上、下游引航道在三峡工程运行约 30年后将出现较多的淤积。根据试验资料 ,下引航道每年淤积量在 1 6 .5～6 3.5万立方米之间 ,如遇大水大沙年淤积量还更大。特别是对下游引航道中“盲肠”段的淤积 ,估计以使用小型挖泥船清淤较为适宜。但对于象三峡船闸这样重要的建筑物 ,也应考虑一些其他清淤或减淤的备用方法 ,以便在某些意外情况出现时可供考虑使用。这些意外情况包括挖泥作业碍航或由于回淤迅速挖泥不够有效等。因引航道的泥沙淤积主要系由异重流入侵引起 ,所以设想采用在盲肠段内加盐 ,使盲肠段内水密度增加的办法 ,以减少泥沙异重流对盲肠段的入侵 ,从而减少淤积。本试验研究即以减少引航道盲肠区异重流淤积为背景 ,进行水槽试验研究。初步试验表明用盐水减少泥沙异重流入侵的效果是显著的。同时盐水和泥沙异重流浑水接触后促进其中细泥沙的絮凝而加速沉淀。这有利于减弱异重流。通过试验研究得出了异重流运动的一些规律 ,本研究成果对其它“盲肠”河段的异重流防治也有参考价值。     

浑水-浮泥分层流动稳定性判别标准

稳定行进中的泥沙异重流,由于垂向泥沙浓度分布不均,在交界面处存在密度梯度和黏度梯度.交界面以上为含沙量较少的浑水层,泥沙颗粒悬浮在液体中,属于牛顿流体;交界面下侧为含沙量较高的浮泥层,其流变关系表现出非牛顿特性,选取幂律流模型对其进行描述.根据上下层流体中泥沙浓度分布及流变特征的不同,该文构建了浑水-浮泥双层流体模型,...     

简讯

根据国家重点科研项目第22项“根治黄河的研究”中有关黄河口研究的任务和技术发展需要,1980年9月22日～28日,黄河水利委员会在山东济南召开了黄河河口观测研究规划座谈会。会议讨论修改了1981～1990年黄河河口观测研究规划。规划的主要观测研究课题和内容有:1.河口淤积延伸对下游河道的影响。2.河口演变规律。包括三角洲及滨海区淤积特性,尾闾河道冲淤摆动改道及河型演变的规律和摆动改道的判别方法,河口拦门沙特性,河口三角洲现代沉积相等。3.滨海海洋动力要素输沙特性。包括潮流潮汐波浪特性,滨海区输沙规律,海岸淤长蚀退,滨海区沉积物分布,海口浑水舌、盐水楔及异重流运移规     

水库异重流淤积成因分析及前锋运动规律

汛期暴雨冲刷河道两岸形成浑水入库,在一定条件下会潜入水库底部形成异重流。若上游降雨历时较短,形成的异重流因失去后续浑水补给而停止运动进而造成水库淤积。针对这一问题,基于水库异重流挟沙能力的计算公式,分析异重流造成水库淤积的原因,即异重流的超饱和输沙和沿程流量损失。针对异重流因沿程流量损失而发生的水库淤积,对失去后续浑水补给的异重流进行水槽试验,分析坡度和浑水入流流速对异重流前锋厚度及运动速度的影响。试验结果表明:坡度或浑水入流流速越小,失去浑水补给的异重流前锋运动速度越慢,前锋厚度减小越快。     

三峡工程近期下游引航道口门区泥沙淤积分析研究

对三峡工程运行初期下游引航道泥沙淤积机理及口门区泥沙淤积量计算方法进行了探讨.研究成果表明,在下游引航道口门附近,存在竖轴回流,产生回流淤积,在回流以内的港渠存在异重流,产生异重流淤积.口门区的回流泥沙淤积量与回流长度、水深、纵向平均流速、含沙量、历时等因素有关,可采用谢鉴衡公式计算下游引航道口门区泥沙年淤积量,并对公式中涉及的回流长度等关键参数给定了计算方法及数值,回流泥沙淤积量计算值与实测值进行了对比,两者较为一致.     

小浪底水库异重流潜入点特性分析

分析了异重流潜入点的外部特征、位置变化、边界条件、潜入区水流特性。结果表明:①淤积尾段高程逐年加高,使得潜入点上游的库底深泓点比降逐年减小,潜入点下游的则逐年增大;②潜入点垂线流速呈S形分布,垂线含沙量呈L形分布,最大值均位于库底附近;③异重流潜入点下移是水库泥沙淤积向坝前推进的反映。     

港池的泥沙淤积——小密度差可能产生严重影响

在河口或邻近河口位于海岸的港池,一般皆发生泥沙淤积,因此,为保证港池的正常运行,需要维护疏浚。港池的泥沙淤积是由池内相对清的水与池外的混水相互交换而引起。这种水交换基本上可以取决于三种机理,即分别为进潮量、港池进口处的水平旋涡和异重流。一些实例证明,特别是后一种机理对港池内的淤积程度会有相当大的作用。     

海河流域入海河口生态问题及对策

河口是一个复杂的生态系统,是咸淡水的分界线,陆地的入海水量是维持河口生态系统平衡的最主要的因素.河口泥沙淤积是影响水系尾闾泄洪的主要问题,河口及近海生物与渔业生态是河口生态问题的核心,而河口及近海水体水质是保持河口生态活力的重要因素.     

小浪底水库的拦粗排细及异重流排沙——"黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力"之七

介绍了水库淤积时的泥沙分选规律,给出具体分析公式和算法。对小浪底水库异重流排沙做了深入分析,包括潜入条件和异重流畅流排沙、浑水水库排沙以及两者结合的排沙效果,指出后者排沙比最大,同时验证了排沙时的淤积及分组排沙比。在调水调沙过程中,应很好地利用异重流排沙。     

水库浑水异重流的两相流模型适用性研究

目前运用两相流理论和数学模型研究挟沙水流问题是一个重要研究方向。涉及到两相流模型有双流体模型和混合模型。考虑到方程组的封闭性,双流体模型的相间作用力往往只考虑黏性阻力。本文用双流体模型和混合代数滑移模型(MASM)对浑水异重流进行立面二维数值模拟,并将模拟结果和水槽实测値相比较,发现两种模型对异重流形态、泥沙浓度分布的模拟结果差异不大,MASM模拟得到的异重流运动速度与实测值更接近。因此,MASM更适宜浑水异重流的数值模拟。     

垂向异重流式水沙分离鳃水沙分离机理浅析

对新形净水装置——垂向异重流式水沙分离鳃的水沙分离机理进行初步研究。在已有的利用加单排鳃片分离鳃对含沙质量浓度为60 kg/m3的浑水进行研究的基础上,对无鳃片普通模型、加单排鳃片模型和加双排鳃片模型在泥沙质量分数为8%~20%的范围内进行了不同含沙浓度浑水中泥沙沉降速度的对比试验,得出3种不同装置中泥沙沉降速度的基本规律。分别从泥沙絮凝的角度和异重流的角度阐述了垂向异重流式水沙分离鳃这一装置可以快速进行水沙分离的机理,并简单论述了垂向异重流的概念。     

新疆克孜尔水库泥沙淤积成因分析及水库调沙运用方式的探究

本文通过对新疆克孜尔水库1953-2008年近56的年入库悬移质泥沙观测资料的分析,得出结论:克孜尔水库泥沙淤积速度过快是由于近10年来,渭干河出现了丰水、丰沙的水文年景过程,大洪水及特大洪水挟带大量泥沙是造成水库泥沙淤积严重的主要原因。同时介绍了克孜尔水库目前采取的减缓水库泥沙淤积速度的排沙措施:异重流排沙、低水位浑水排沙的运用情况。从而提出了从根本上解决水库泥沙淤积日趋严重问题的有效措施是:采取人工辅助工程措施进行冲淤排沙,可使水库长期保持一定的防洪库容、兴利库容,以延长水库的使用寿命。     

三峡工程临时引航道泥沙淤积数值模拟

本文针对三峡工程临时引航道泥沙淤积问题,建立了异重流数学模型,对临时引航道的泥沙淤积进行了数值模拟,计算结果与观测资料符合良好。模型计算还区分了引航道口门段平面环流带来的淤积量和异重流淤积量,说明引航道的泥沙淤积主要发生在汛期水流含沙量较高时期,异重流淤积超过80%。计算还说明,引航道的泥沙淤积随水深和含沙量而增大。     

水下移动射流冲蚀沙床的试验研究

为研究移动射流冲蚀效果和泥沙输移的影响因素,开展了不同射流喷嘴移动速度和沙床坡度条件下的二维平面移动射流冲蚀沙床试验研究。试验记录了不同射流工况下的泥沙输移过程及异重流的运动规律,分析了泥沙输移及异重流运动随射流喷嘴移动速度、沙床坡度的变化规律,讨论了异重流运动和泥沙淤积形态的物理机制。结果表明:水下移动射流冲蚀沙床能够形成异重流,可实现淤积泥沙的起动并输移一定距离。泥沙淤积轮廓剖面具有相似性,各工况平均输移距离近似相等,沿程累计泥沙相对输移量分布与泥沙粒径分布相似。泥沙相对输移量与射流喷嘴移动速度和沙床坡度呈正相关,但当沙床坡度大于10‰后,坡度影响不再显著。     

垂向异重流式分离鳃在静水中的集成试验

通过垂向异重流式分离鳃在静水中的集成试验,分析了分离鳃数量、泥沙质量浓度与泥沙沉速的关系.试验表明:在相同质量浓度下,分离鳃集成数量越多,泥沙沉速越快;浑水的含沙质量浓度对泥沙的沉速也有影响,即泥沙质量浓度越大,泥沙沉速越慢.分离鳃集成用于水沙分离可以大大缩短泥沙沉降时间,并且具有节能环保,结构简单,造价低廉等特点.     

紊流浑水异重流交混区的阻力系数的研究

为进一步研究紊流浑水异重流交混区阻力规律,并简化该阻力计算方法,通过对紊流浑水异重流交混区上下两部分流速分布的研究,提出了最大流速点以上流速分布修正公式及适合高含沙水流的最大流速点以下流速分布公式。在此基础上对紊流浑水异重流交混区阻力系数进行了探讨,推导出了水库紊流异重流交界面阻力系数公式,并对其进行了讨论,论证了公式的合理性。并利用天然实测资料和实验室异重流试验数据对公式进行了验证,结果表明:推导出的异重流交界面阻力系数计算方法可以较好地模拟异重流交界面阻力变化规律。     

小开河灌区泥沙淤积的空间分布及其对土地质量的影响评价

采用实测资料分析的办法,对小开河灌区泥沙空间淤积分布特征及其对灌区土地质量的影响进行了深入的分析和评价,研究结果表明,由于小开河灌区采用了远距离输沙技术,与山东其他引黄灌区相比,小开河灌区淤积于渠系的泥沙和排入河道的泥沙比例均较小,通过浑水入田的泥沙比例大幅度提高,沉沙池集中沉沙的比例相当,但对环境危害较小。由于浑水入田的泥沙增多,小开河灌区土壤质地明显改良,土壤表层含盐量有所下降,土壤养分含量显著提高。