景洪水电站对下游近坝河段通航条件的影响

在模型比尺为1∶100的正态物理模型基础上,对考虑橄榄坝修建前后澜沧江景洪水电站8个日调节工况方案进行了模拟,通过在坝址下游约6.4 km河段内影响通航水流条件的关键河段布设测站,实测非恒定流水流特征参数,分析影响船舶安全航行和靠泊的重要非恒定流特征参数,研究景洪水电站各个日调节工况对坝址下游近坝河段通航水流条件的影响.研究结果表明,电站运行工况的流量最大日变幅以及小时变幅是影响下游水位变化特征参数的重要因素,所有工况下景洪水电站下游河段水位日最大变幅、小时最大变幅及20分钟最大变幅均呈沿程递减的趋势.     

电站日调节非恒定流对航道整治效果的影响

我国大部分河流的中上游相继修建了水电枢纽,在恒定流条件下进行的航道整治方案能否适应电站运行后的水流条件变化,这是坝下航道整治必须回答的问题.通过向家坝电站下游近坝段和尚岩滩群航道整治物理模型试验与同比尺船模试验,研究了电站日调节非恒定泄流对坝下航道设计水位、航道流速、消滩与船舶航行情况进行了研究.结果表明:向家坝电站瞬时下泄流量不小于设计最小通航流量,日调节期间坝下各滩险的航道水深满足要求;电站日调节的涨水流速一般稍大于落水期同流量下的流速,并使得航道最大流速稍有增加;电站日调节将引起个别滩段、部分时段的消滩水力指标不能满足要求;电站日调节时船舶上下行的操舵范围与漂角、对岸航速极值范围较恒定流时增大、且涨水期间的操舵范围大于落水期间.     

梯级电站联合调节非恒定流对枢纽间航运安全的影响

针对嘉陵江干流中游亭子口至沙溪航电枢纽间河段建立了非恒定流数学模型,并采用基于Preissmann四点隐格式的有限差分法进行求解.利用2001年亭子口至沙溪河段实测的洪、中、枯下沿程各断面水面线资料率定模型综合糙率值.用黄河四龙至龙湾段2002年实测资料对模型精度进行了验证.应用该模型分别计算梯级电站联合调节时苍溪反调节枢纽兴建前后亭子口至苍溪段非恒定流水流条件,并做对比分析.结果表明梯级电站联合调节时反调节枢纽的兴建能明显改善河段通航水流条件.     

枢纽日调节对下游航道影响评估方法的研究

从水资源综合利用的原则出发,分析了枢纽日调节的非恒定流对坝下游航道的影响.在此基础上,提出以枢纽下泄日平均流量与日最小流量为统计样本,分析枢纽日调节对坝下游航道影响的定性及定量评估方法,并给出了非恒定流影响的图示说明.该方法原理清楚,简易可行,可合理评估水电枢纽对航道的影响,确定相关水位及日调节工况.     

三峡电站调峰对两坝间通航的影响和改善措施

根据三峡工程设计各阶段实体模型、一维和二维数学模型以及自航船模研究成果，阐明了枯水期电站调峰运行时三峡和葛洲坝两枢纽区间的往复流和重力长波运动对通航条件的影响，并提出了在不增大坝前水位变幅的条件下，提高葛洲坝水库调蓄能力；在不减小电站负荷调峰变幅的条件下，提高航运基荷；优化反调节水库下泄流量过程线等改善通航条件的措施。在葛洲坝反调节运行条件下，三峡电站扩机增容后按对航运较为不利的１１ 月份调峰方案运行，不会对两坝间通航构成实质性的不利影响。     

三峡电站调峰对两坝间通航的影响及改善措施

根据三峡工程设计各阶段实体模型、一维和二维数学模型以及自航船模研究成果，阐明了枯水期电站调峰运行时三峡和葛洲坝两枢纽区间的往复流和重力长波运动对通航条件的影响。并提出了在不增大坝前水位变幅的条件下，提高葛洲坝水库调蓄能力；在不减小电站负荷调峰变幅的条件下，提高航运基荷；优化反调节水库下泄流量过程线等改善通航条件的措施，在葛洲坝反调节运行条件下，三峡电站扩机增容后按对航运较为不利的11月份调峰方案运行，不会对两坝间通航构成实质性的不利影响。     

彭水电站下泄水流对下游航运的影响及对策

彭水水电站是重庆电力系统中最大的调峰、调频骨干电站,电站调峰过程中下泄的非恒定水流将对航运产生一定的影响.彭水水电站库区渠化航道约100～110 km,淹没主要滩险约70余个,提高航深、减小水面比降和流速,改善航运条件;在坝下游,由于汛期削减洪峰流量,枯水期增大平均流量,将提高航道通过能力和通航保证率.但是在电站调峰过程中,发电流量随负荷逐时变化,引起下游河道水流不稳定,将对航运产生一定的影响,通过非恒定流演算,对电站的日调节方式进行了分析,提出了解决方案,满足了航运对下游水流流态的要求.     

向家坝水电站下游非恒定水沙特性研究

水电站日调节和泄洪引起的非恒定流改变了下游河道的天然水沙过程,将影响下游河道的防洪、航道、港口及船舶航行安全,需研究坝下非恒定流的传播规律、关注航道内比降与流速的变化以及航槽内的输沙特性,实现水电与航运协调发展.结合向家坝水电站下游滩段的物理模型试验与坝下一维数模计算的成果,开展了电站下泄非恒定流对下游水位、流量、比降、流速及输沙的影响研究.结果表明:日调节引起的坝下水位、流量变化沿程坦化,水位与流量变幅沿程减小;随着电站泄水波的行进,峰前瞬时比降和水流速度相应增大,退水时沿程水面比降与流速随谷减小,随后恢复原有的比降(流速)与流量关系;泄水波峰前最大比降随流量变率的增大而增加,与流量的变幅无关;非恒定流输沙率大于恒定流的输沙率.     

电站泄流对坝下航道影响研究进展

水电枢纽建设改善了库区航运条件,但电站泄流会对坝下游航道产生影响,需要对此研究以实现水电开发与航运建设的协调发展.在分析大量研究文献与资料的基础上,总结了电站下游流量、泥沙、水位在电站建设前后变化与沿程变化的特性,归纳了电站泄流对坝下游设计最低通航水位、通航水流条件(沿程流速、流向与比降)、河床演变的影响,以及提出了应对策略与措施等研究成果,最后指出了有待进一步研究的问题,以期推动本领域研究的深入开展.     

三峡电站流量变率对两坝间通航水流影响的三维计算分析

三峡至葛洲坝两坝间航道曲折多变、水流条件复杂,三峡电站在泄洪和日调节时产生的非恒定流,使得两坝间的航行条件更为复杂。通过建立两坝间通航水流三维数学模型,针对电站机组开启过程下泄流量变率产生的非恒定流对两坝间河段通航水流条件的影响,开展了计算分析研究。计算分析了三峡电站机组不同开启时间和不同开启流量情况对典型河段水面比降、表面流速产生的影响及其变化规律。研究结果表明:机组开启时间变化情况下,通航最困难河段水面比降增幅随机组开启时间缩短而加大,但最大表面流速线性增大;机组开启流量变化情况下,水面比降和最大表面流速随下泄流量线性增大。     

堵塞对湿地内水流流态及污水处理效果的影响

通过在污水中加入氯化钠示踪剂,研究人工湿地及其对照系统内水力停留时间的分布(HRTD),探讨潜流人工湿地和垂直流人工湿地中植物在堵塞前后对水流流态的影响,探讨堵塞对上述两种人工湿地水流流态的影响。结果表明:对于潜流人工湿地(SFCW),堵塞前湿地植物缩短了水力停留时间(HRT),堵塞后延长了HRT;对于垂直流人工湿地(VFCW),堵塞前湿地植物对水流流态无明显影响,堵塞后延长了湿地内的HRT。堵塞对湿地内水流流态影响明显,潜流和垂直流湿地由于堵塞其HRT分别延长了12.3%,22.6%。堵塞后湿地对污水的净化能力都要强于堵塞前,但是湿地的污水处理量减小,堵塞严重时湿地丧失其污水净化功能。     

三峡水库175m方案成库运行后龙门浩河段水流特性变化分析

基于长江上游水文局实测地形、水文、泥沙资料,针对三峡大坝175 m方案蓄水后对变动回水区产生壅水影响,借助SMS平面水流二维数学模型,对成库前后龙门浩河段水流特性变化进行了研究分析。研究结果表明,成库后非汛期内,该河段呈库区特性,尾水抬高,流速、水面比降、水流功率大幅下降,汛期河段恢复天然河道,水流特性与成库前一致。取各时期平均流量下的水流特性代表各时期水力因子的平均值,通过成库前后各时期相同流量下龙门浩河段水流特性模拟对比,发现蓄水维持期水力因子的变幅最大、蓄水期次之、消落期最小、汛期则不发生变化。通过加权估算,成库后年内平均水流功率较成库前下降47.9%,同时由于水流功率的年内变化分布极不均匀,将导致河段输沙规律发生变化。     

基于修正立方定律对单裂隙辐射流剪切耦合的研究

修正了辐射流立方定律,并研究了裂隙的力学性能和水力特性。进行了不同恒定法向压力和剪切速率下的高液压水头剪切渗流实验。发现峰值剪切强度随剪切速率的增加呈现先增大后减小的趋势。线性系数A和非线性系数B都随剪切位移先增大后减小,且减小后的稳定值小于剪切破坏前的值。但是系数B比系数A大5个数量级,变化幅度更大。临界雷诺数经剪切破坏后大于剪切破坏前的值,流态将变好。此外,剪切过程中的水力特性也表现出与力学性能相似的趋势。     

韩国Janghang海堤工程防洪闸泄流能力试验研究

综合比较了韩国工程设计部门提供的和中国水利工程的平底闸堰流、孔流过流量计算式后指出,计算中应考虑河道闸前行近流速水头的影响.进行了韩国Soli河防洪闸设计方案和比较方案的水工模型试验,从防洪的角度来看,比较方案优于设计方案.     

磁弹性法在测试模型钢管和岔管焊接残余应力中的应用

磁弹性法是一种快速、简便的表面残余应力无损测试技术。利用磁弹性法测试了西龙池抽水蓄能电站模型钢管和岔管的焊接残余应力,并对水压试验前后的残余应力进行了比较,以了解水压试验降低焊接残余应力的效果。经水压试验之后,不同测区残余应力降低的幅度分别达到16.35%~35.91%,有效地改善了残余应力的分布状态。     

大潮差河口闸下水流的流动特性分析

福建数座河口水闸发生剧烈淘刷,闸上游和下游的最大冲刷深度达到闸室高度的0.5~1.2倍,且屡修屡毁。有的水闸经多次除险加固后,不得不再花巨资重建。通过数学模型和物理模型揭示了河口水闸下游水位因受东海大潮差海潮影响发生剧烈波动时的变化规律,发现了水闸泄流过程中的间歇性淹没及非常工况甚至出现逆流的独特流动现象,给出了典型日孔流及堰流泄流能力动态变化过程线,分析了消能工变化对闸址水流结构的显著影响,并对水闸水毁修复前后闸下冲刷进行了预测。结果表明:水闸修复前闸下涨急最高水位4.53 m,修复后下降0.67 m,水闸修复后逆流现象减弱。修复后首次水跃位置往上游移动了35 m,平均水跃高度下降47.46%,闸后及二级池末端最大流速2.27 m/s和0.08 m/s,较修复前分别下降了40.58%和96.48%。常遇泄流条件下,水闸的淹没度和泄流能力呈现不断变化的动态过程。当西溪水闸62#先启孔全开,上游保持正常高水位3.2 m,下游为最低潮位-0.72 m时,修复后最大冲刷深度减少64.48%,消能防冲效果十分明显。研究成果对河口水闸安全运行具有一定的参考价值。     

水跃对水平管弹状流压力降的影响

本文对气、液两相分别应用一维形式的质量守恒方程和动量守恒方程。假设各流动物理量在水跃面上具有第一类间断点,推导出水平管弹状流中水跃压降的表达式。对以水和空气为流动介质,内径为２５．８ｍ,５１,２ｍｍ和３００ｍｍ的三种管道,在液相表观流速为１．１１ｍ／ｓ,气相表观流速为２￣１０ｍ／ｓ的范围内,计算出了水跃压降的大小随Ｌｏｃｋｈｒｔ－Ｍａｒｔｉｎｅｌｌｉ参数的变化关系,分析了水跃压降对水平管弹状流摩擦     

黄河下游河道横断面变化特点分析

探讨了黄河下游不同河段断面水力几何形态及断面形态特征参数之间的相互关系与变化特点。研究结果表明:①游荡型河段,河宽随流量的增大而增大,但水深与流量之间基本没有相关关系;②蜿蜒型河段,在水流达到满槽河宽之前,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段相似;在水流达到满槽河宽之后,水面宽与流量关系不大,平均水深与流量成正比关系;③过渡型河段断面特征参数的变化具有游荡型河段的断面特征,又具有弯曲型河段的断面特征。     

明渠结合有压管调水系统的水力瞬变计算

研究了明渠结合有压管调水系统水力瞬变的数值模拟，采用明渠非恒定流基本方程同时描述明渠的非恒定流和管道的有压汉，对有压流动采用了窄缝法求解，此外，研究了用非恒定流计算方法求解恒定流动，并提出了保证数值计算收敛的措施和方法，作为应用，模拟计算了正在修建的东深供水改造工程的恒定流和水力瞬为流。     

Instream flow methods: a comparison of approaches

Minimum flows in rivers and streams aim to provide a certain level of protection for the aquatic environment. The level of protection is described by a measure such as a prescribed proportion of historic flows, wetted perimeter or suitable habitat. Conflicting minimum flow assessments from different instream flow methods are arguably the result of different environmental goals and levels of protection. The goals, the way in which levels of protection are specified, and the relationship between levels of protection and the aquatic environment are examined for three major categories of flow assessment methods: historic flow, hydraulic geometry and habitat. Basic conceptual differences are identified. Flow assessments by historic flow and hydraulic methods are related to river size and tend to retain the ‘character’ of a river. Habitat-based methods make no a priori assumptions about the natural state of the river and flow assessments are based primarily on water depth and velocity requirements. Flow and hydraulic methods assume that lower than natural flows will degrade the stream ecosystem, whereas habitat methods accept the possibility that aspects of the natural ecosystem can be enhanced by other than naturally occurring flows. Application of hydraulic and habitat methods suggests that the environmental response to flow is not linear; the relative change in width and habitat with flow is greater for small rivers than for large. Small rivers are more ‘at risk’ than large rivers and require a higher proportion of the average flow to maintain similar levels of environmental protection. Habitat methods are focused on target species or specific instream uses, and are useful where there are clear management objectives and an understanding of ecosystem requirements. Flow and hydraulic methods are useful in cases where there is a poor understanding of the ecosystem or where a high level of protection for an existing ecosystem is required. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.