黄河河槽糙率异常原因及其解决途径

通过理论分析和实测资料计算,阐释了黄河糙率异常现象并对其偏小的原因背景进行了剖析,认为导致黄河河槽糙率异常的主要原因,首要是套用清水定床条件下的时均流阻力计算公式,其次是计算所用水文实测资料难具代表性;同时指出曼宁公式无法良好适用于动床阻力计算,已有的动床阻力研究成果在理论上进展有限,也难有实用性强或精度高的计算公式;进一步通过阐述水深指数的影响因子及表达形式,提出了解决黄河河槽糙率异常的修正途径,使修正后糙率的点群关系得到改善,物理含义也得到保证。最后,根据本文方法修正后的花园口水文站糙率资料,建立了糙率同流量的经验关系式,进而可连同动床阻力修正公式预测不同来水来沙条件下的平均流速。黄河实测资料的检验结果表明其预测精度较高。     

明渠冰盖下流动的综合糙率

明渠冰盖下流动的综合糙率nc是确定冰期水位和流量关系的关键参数,本文根据冰盖区和床面区的边界条件和流量的连续性条件提出了通用的综合糙率公式,研究了冰盖下一般矩形明渠和宽浅明渠流速分布及流速比a对综合糙率nc的影响,在此基础上,计算分析比较了通用综合糙率公式、Einstein公式、Belokon-Sabaneev公式和Larsen公式的差异和使用条件,结果表明:对于宽深比b/H较小的矩形明渠,采用Belokon-Sabaneev公式将产生很大的计算偏差,Larsen公式只适合宽浅明渠,而Einstein公式是通用综合糙率公式的最好近似,推荐在工程设计中采用。     

导流隧洞泄流能力预测偏差影响因素分析

为解决导流隧洞泄流能力影响因素及作用机制复杂引起的预测偏差较大问题,采用理论分析、数值模拟及模型试验相结合的研究方法,对导流隧洞泄流能力影响因素进行了识别和分类,剖析了各影响因素对泄流能力的作用机制及影响程度,提出了减小泄流能力预测偏差的方法。结果表明:导致泄流能力预测发生较大偏差的关键因素是糙率模拟偏差和模型水气两相因素缩尺效应引起的洞内明满流流态及流量区间偏差,使得模型洞内明满流转变为满流的分界点提前发生。为解决上述问题,首先需对试验得到的明满流区间范围进行修正,在有压流条件下,糙率模拟偏差可采用原模型糙率偏差值按所介绍的步骤予以修正。     

阻力平方区满流糙率影响因素及敏感性分析

糙率在实际应用中通常以经验值取为常数,但其实际值会随着水力学条件的变化而改变。基于ColebrookWhite方程与曼宁公式推导出阻力平方区内满流状态下糙率的计算公式,得到糙率的影响因素包括当量粗糙度、雷诺数及水力半径,为糙率的准确计算提供理论基础,并通过敏感性分析研究糙率随各因素的变化特性。为避免流量未知情况下求解糙率值时的迭代计算,结合所提出的比值系数雷诺糙度比K_Rek,分析忽略雷诺项时所得糙率值的相对误差,从而得出可忽略雷诺项来计算糙率的条件,为简便计算糙率值提供参考。     

南水北调东线穿黄枢纽一期工程水力特性的试验研究

通过南水北调东线穿黄枢纽倒虹隧洞的泄流能力，局部水头损失，水流顶冲点位置及压力特性，竖井水流脉动压力等的试验研究，提出了对非阻力平方区管道模型糙率不相似进行修正的方法。     

用分形几何理论研究圆管糙率及其实用意义

在已有紊流阻力定律与试验研究基础上,分析了当量糙率KS在计算紊流沿程阻力损失中的重要作用,以及我国水利工程沿程阻力损失计算和工程应用现状。以圆管内壁糙率为例,用分形几何理论研究了圆管糙率的分形特征,给出了圆管糙率分数维的数学模型和算例。论证了圆管糙率分数维和当量糙率KS的关系,分别讨论了管道纵、横向糙率分数维的计算方法,提供了将前人所建立的紊流阻力定律与试验结果直接用于工程实际的途径。     

冲积河流糙率由来与计算方法研究

为在水力学及河流学科教学与研究中减少误解,本文在系统回顾了前人明渠流速计算公式研究成就的艰辛过程中,指出教科书与文献存在的误解;并在述评糙率公式优缺点后,指出了现有方法存在的问题。认为在曼宁水流阻力公式是纯经验公式和糙率测验精度实难保证的状况下,且今后相当长时期内人们尚难科学描述沙波兴衰机理及沙粒沙波阻力转换关系,给出糙率理论公式很不现实;建立实用性公式需抓住Fr这个同其他判别沙波运动状态的参数有关联性与可替代性的首要参数;构建出可适应模型试验反映的"n随Fr增大而减小,Fr很小时n会较大"变化趋势的公式形式后,根据冲积河流"糙率最大值一般为糙率较小值的10倍"的实际情况与"Fr=0.5时糙率接近动平床糙率"的动床模型试验结果,确定待定系数与参考糙率,建立了糙率简便公式(21)。为提高公式精度和适用范围,以沙粒阻力因子反映沙粒肤面阻力作用,遂给出体现沙粒肤面摩擦影响的动床糙率公式(22),并通过引入浑水卡门常数适当考虑含沙量对水流能耗的影响,进一步给出了考虑床面沙粒与含沙量共同影响的糙率计算公式(23)。大量冲积河流实测资料系统验证表明,本文建立的糙率公式明显比现有公式更符合实际。     

ADCP测流方法的应用及水位流量关系序列的延展——以卡扬河为例

在国外水文资料稀缺的河流进行水电工程建设,流量测验耗资比较昂贵,且难以得到目标水位下的流量值。根据卡扬河ADCP测流方法的应用获取的流量资料和同步水位观测资料,用实测资料根据曼宁公式反求糙率,绘制水位糙率曲线,进而建立糙率经验模型公式,对特征水位下的流量进行推求,从而达到水位流量关系序列延展的目的。     

长江三峡河道糙率的初步分析

本文对三峡奉节至香溪河段在各级流量下沿程各段的综合糙率系数进行了计算与分析.讨论了三峡河道水流阻力和综合糙率的组成.顺直河段水流阻力主要由床面阻力和边壁阻力组成,非顺直河段水流阻力由床面阻力、边壁阻力和河槽局部阻力组成.提出了山区河道顺直河段与非顺直河段糙率系数的计算方法,并用实测资料作了验证.     

含植物河道曼宁阻力系数的研究

含植物河道的水流阻力不仅仅来源于边壁,传统的曼宁公式不能够直接用来计算这种河道的糙率。本文基于水流阻力等效原则,首次提出了一系列等效水力参数的概念,建立了等效综合曼宁糙率系数和等效植物附加曼宁系数的计算公式,并给出了能否使用水深代替水力半径的判别参数。使用刚性圆柱棒进行水槽试验,对植物在非淹没和淹没条件下的曼宁系数进行了计算和比较。试验结果验证了理论分析提出的关于判别参数的结论,并且表明使用水深计算的糙率在植物非淹没条件下可以用来表示植物引起的附加阻力。本文提出的等效综合曼宁糙率系数计算公式包含了植物的物理特性,因此具有普遍的应用价值,可以用来进行实际工程中糙率的计算。     

水轮机水力振动问题研究

以水轮机过流部件的动水压力为切入点,根据振动理论和层流理论,对其振动模型和振动成因作了分析研究。并对宝鸡峡林家村水电站2#水轮机振动测量数据作了统计规律的分析,找出了该电站水轮机发生不允许振动"区间"和振动"源",得出了可供科学运行借鉴的参考意见。     

水工设计中的几个水力学问题

从工程实际出发，对多层泄水道平均能头，无压隧洞泄流量，隧洞出口水头损失及截流龙口水深等水力学问题的估算方法作了初探。     

“水力图解”软件的基本理论及其应用

管道水力设计是喷、微灌系统的核心内容之一，支管、毛管的水力学特性多为多口出流，其设计工作量大且计算繁锁，“水图力解”软件通过综合使用诺谟图法、准有限元法以及计算机视窗技术、集管道水力设计的数解法、图解法优点于一身，较好地同时解决了上述两种方法的弊端，复杂地块形状与高程变化的设计实例表明，该软件具有极强的解题能力。     

长洲水利枢纽工程水工建筑物设计优化

长洲水利枢纽工程是广西落实西部大开发战略,实施"西电东送"的重要电源建设项目,被列为广西"十五"期间投产的重大基础建设项目.工程设计概算总投资约73.9亿元.工程开发设计历时漫长,投入人力物力众多.各阶段完成了数量可观的优化设计.施工详图阶段,在上级主管部门的推动、业主的大力支持、设计单位人员创造力的充分发挥和施工监理单位的配合下,使得多项优化设计顺利实施.文章回顾了本工程水工建筑物优化设计背景,阐述了优化设计思路和重要优化设计项目,总结了顺利实现优化设计的经验.     

多用途水工隧洞水力特性及运行方式研究

水利水电工程中的过水隧洞有导流洞、泄洪洞、放空洞以及发电引水洞等,它们各自具有一定的水流适用条件,对单一用途的水工隧洞,其洞内水流特性较容易把握。当由于技术、经济条件让一条隧洞具备多种用途时,隧洞将面临着不同运行阶段显著的水力差异性考验。结合某水利工程多用途水工隧洞水力模型试验,研究了集导流、泄洪、放空及发电引水等功能于一体的陡坡隧洞在不同运行阶段的相关水力特性。结果表明当作为泄洪隧洞在正常工况下运用时,隧洞进口前和洞内流态均较正常,洞内最小压力满足水工隧洞设计规程要求;当作为导流隧洞和放空洞运用时,隧洞进口在一定水流条件下会形成吸气型立轴漩涡,并在洞内形成形态不断变化且不断溃灭的气囊,在较长的洞段及较大的流量区间内,洞内还会出现明满交替流以及发电支洞岔管引起的明流冲击波、水流折冲等不良流态,上述水流现象会引发洞壁的有害振动或空蚀破坏。通过试验优化,并结合隧洞末端工作闸门的合理调度,提出了多用途水工隧洞的安全运行方式。     

长洲水利枢纽整体水工模型相似性分析

模型相似性论证是特大型水利枢纽整体水工模型试验研究中的重要内容之一,由于长洲水利枢纽河势受上、下游边界条件的约束,要求整体正态模型的范围很大,因此需对模型进行相似性的论证,即比对原型实测的水位、流速大小及分布、三江流量分流实测资料等,检验模型与原型河道的相似性,确保模型试验的精度。     

水库闸门液压系统液压油特性分析

本文介绍了水利工程中使用液压油需要考虑的4种液压油特性,旨在对其它水库选择适合的液压油起到积极的借鉴作用。