龚嘴水电站坝前泥沙淤积与底孔排沙

为了指导电站运行调度，龚嘴发电厂与有关单位开展了大量的泥沙观测工作，以坝区泥沙实测资料为基础，分析研究了坝前泥沙淤积过程中含沙量及颗粒级配沿垂线的分布规律；底孔开启时机及排沙效果。研究表明，库区悬移质淤积洲头在达到坝址之前，坝前含沙量分布较均匀，底孔排沙作用不大，为减少了底孔的冲刷和气蚀，少开底孔的意见是正确的。当淤积洲头推至坝前后，入库悬移质大量出库，掌握时机开启底孔排沙对减少邻近机组过机含沙量     

排沙漏斗流场特性与排沙机理研究

排沙漏斗是一种截沙率高、耗水率小的二级泥沙处理设施。为了进一步探明排沙漏斗的流场特性和排沙机理,该文采用声学多普勒流速仪(ADV)对排沙漏斗立轴螺旋流进行了三维流场测试,采用雷诺应力模型(RSM)和VOF方法数值模拟了排沙漏斗内清水流场,计算的水流时均流速分布与实测结果吻合良好。通过数值模拟方法得到了全面详细的排沙漏斗流场结构信息,并据此分析了排沙漏斗的排沙机理,提出二次流是排沙漏斗能够顺畅高效排沙的关键。     

基于激光散射原理的含沙量快速施测方法研究

含沙量是水文基本资料收集的一项重要内容,传统的采集水样后烘干称重的方法已不能满足现代对时效性的要求。基于Mie散射原理,提出了采用激光粒度仪分析仪转换含沙量的方法。该方法的实施步骤是:首先配置若干悬移质含沙量已知的水样,然后通过激光粒度仪分析其泥沙颗粒级配分布的体积浓度,率定出体积浓度与重量浓度之间的转换关系,在分析泥沙颗粒级配分布的同时快速转换出悬移质含沙量。试验结果表明:该方法可在采用激光法进行悬移质泥沙颗粒级配分析的水文测站使用,因为水文测站固定断面悬移质泥沙颗粒级配分布精度可控,建立转换关系简单、速度快、精度高,在悬移质含沙量快速施测方面具有很好的推广前景。     

冰封期黄河悬移质泥沙分布特性研究

冬季冰盖的形成,导致河道水流特性较敞流期发生改变,进而影响悬移质泥沙浓度及垂线分布。本文选定黄河内蒙古下游段为研究区域,通过冬季野外采样及室内检测,研究冰封期黄河悬移质泥沙浓度及垂线分布特征,讨论冰封期河道综合糙率和冰盖厚度对含沙量大小的影响,建立冰厚与各取样垂线平均含沙量之间的相关关系模型,其精度达85%以上。     

对悬移质含沙分布Rouse公式沿垂线积分的研究

文中着重研究了悬移质泥沙分布Ｒｏｕｓｅ公式沿垂线的积分问题，给出了悬移质垂线平均含沙量与底部含沙量的比值函数，并给出了此函数的计算方法。     

含沙量沿垂线分布的简算法

本文以指数流速分布公式为基础,推导出悬移质含沙量沿垂线分布扩散系数εy的计算公式,与各家泥沙扩散系数εy作了分析比较,并导出了含沙量沿垂线的分布公式,克服了Rouse公式在水面含沙量为零的缺点。结合西北特点提出黄土地区悬移质含沙量分布规律,引用黄河实测资料验证公式结构正确,计算方法简便。     

冲淤平衡状态下床沙质级配初探

悬移质分组挟沙力是输沙率计算中的关健问题之一.但由于问题复杂,至今尚未很好地解决.已有的计算方法均是假定含沙量沿垂线分布公式适用于各粒径组泥沙计算,将含沙量沿垂线分布公式积分得各粒径组泥沙的垂线平均含沙量.但各粒径组泥沙的河底含沙量至今没有较可靠的方法确定.因而公式的应用受到了限制.     

水沙分离效应的应用探讨

以黄河为代表的高含沙河流上的电站汛期时泥沙浓度极高,运行时造成水轮机过流部件产生严重磨蚀,一些电站汛期被迫停止发电。水工设计中采用的沉砂池和排砂底孔对水流中的推移质在电站进水口形成排沙漏斗,对减轻过机沙量,减轻水轮机泥沙磨损起到了一定作用,但仍有大量的悬移质泥沙进入水轮机。含沙水流流经蜗壳流道时在离心力作用下,水流中的悬移质向靠近蜗壳外侧下部运动。本文提出一种新的排沙思路,与业内人士共同探讨该方法的可行性。     

大化水电站排沙廊道设计评述

大化水电站位于红水河中游。红水河是广西含沙量最大的一条河流,汛期含沙量较大以悬移质为主。坝址实测最大含沙量9公斤/立方米,多年平均含沙量0.73公斤/立方米,多年平均输沙量4590万吨。鉴于大化电站下游已建成运行的恶滩水电站枢纽第一期工程泥沙淤积严重,因此,本工程需考虑排沙问题。要求在水电厂房各机组的进水口前缘设置排沙廊道,做到“门前清”,以减少过机泥沙量及防止泥沙淤堵厂房进水口。     

悬移质分组含沙量垂线分布计算

以张红武、赵连军等人的含沙量沿垂线分布公式、悬沙平均粒径与中值粒径沿垂线分布公式及泥沙级配计算公式为基础,提出了悬移质泥沙分组合沙量沿垂线分布的计算方法,并对其合理性进行了分析.结果表明,该计算方法计算的悬移质分组合沙量与实测结果吻合较好.     

排沙漏斗悬板径向坡度对流场影响的试验研究

为了弄清楚溢流悬板径向坡度改变对排沙漏斗流场的影响,通过物理模型试验方法,利用粒子图像流场测速技术(PIV)对悬板径向坡度分别为0、0.087、0.173、0.259时的排沙漏斗模型三维速度场进行了量测,并结合排沙漏斗工作原理对各工况下的切向速度、径向速度、垂向速度及流线进行了对比分析。结果表明:随着悬板径向坡度增加,漏斗室内旋流强度增大,空气涡面积增大,排沙耗水率降低,泥沙颗粒向室内运动机率增大,淤积在悬板上的可能性减小;悬板坡度对漏斗室内的二次流强度和形成位置影响较大,其中坡度为0.173时二次流最为稳定,坡度为0.259时,无二次流形成,不利于底部泥沙输移至排沙底孔;垂向速度分布结果表明坡度为0.259时过渡区垂直向上流速较少,泥沙落淤悬板或者随流溢出的机会最小,但垂直速度相比切向速度和径向速度而言较小,且过渡区范围很小,对悬板落淤和截沙率的影响可以忽略不计。     

基于CCHE模型的重力沉沙池水沙数值模拟

为了研究重力沉沙池流量、含沙量与水沙分离效率的关系,借助CCHE软件,建立CCHE2D水沙两相流数学模型,采用混合掺长紊流模型,对重力沉沙池进行数值模拟,得到沉沙池内水流流态、悬移质输移规律以及沉沙池的水沙分离效率,并在前人研究的基础上,进一步对不同流量、含沙量情况下,其流量和含沙量对沉沙池水沙分离效率的影响进行分析。结果表明:当流量在0. 05～0. 30 m~3/s时,随着流量增大,则流速增大,水流挟沙力增大,不利于泥沙沉降,使沉沙池的水沙分离效率降低;改变初始含沙量(5～20 kg/m~3),随着初始含沙量的增大,由于沉淀池尾部回流区存在,使得部分泥沙直接被带入清水池,使得沉沙池水沙分离效率降低。     

涡管排沙技术研究的发展与前瞻

通过对涡管排推移质泥沙机理的分析及试验研究 ,提出涡管排沙的三个参数 :涡管分流比、截沙率及挟沙能力 .对涡管与渠道水流方向的夹角、渠中水流的佛劳德数及涡管开口宽度等参数与排沙效率的关系也分别进行了研究 .通过对悬移质分选沉降的理论研究 ,提出了悬移质涡管排沙的计算方法 ,该方法已成功地应用于沙湾县金沟河渠首水电站沉沙池的设计上 .文中还提出了涡管排沙技术有待研究的问题     

涡管排沙式沉沙池的工程应用——以新疆金沟河渠首电站为例

简述涡管排沙式沉沙池的设计思路 ,结合新疆金沟河渠首电站 ,介绍涡管排沙式沉沙池的原型观测结果 ,并对沉沙池的运用效果进行了分析 .工程实践表明 ,涡管排沙式沉沙池构造简单 ,运行可靠 ,造价低廉 ,有较好的沉沙及排沙作用 ,可用于排除水电站引水渠道中的悬移质泥沙     

浅析水利水电工程沉沙池泥沙沉降计算方法

本文对沙早水电工程沉沙池设计中最常用的泥沙沉降计算方法，准静水沉降法和一度流超饱和输沙法，从公式结构上进行了一定的分析研究，结果表明，在一定条件下，准静水沉降法之计算公式是一度流超饱和输沙法（不考虑水流挟沙能力）的一种近似表达式，可用来估算沉沙池内含沙量变化。     

STOCHASTIC PROCESS OF SEDIMENT IN SEDIMENTATION BASIN

There are three moving forms of sediment in river,including rolling,jumping andsuspending.For a single sediment,the movement is certain and abided by mechanical regularityin a small period.But for a large quantity of sediment,it is accidental and abided by stochasticregularity.Sedimentation basin is a key canal headwork applied widely in hydraulic building, usuallylocated at intake or suitable place downstream,so as to sedimentate coarse sand,prevent it enter-ing channel or hydraulic turbine.Generally when calculating sedimentation basin,we treat turbulent factor of flow and sedi-ment according to corresponding coefficient of experience or practical material[1],so that erroris brought in calculation.In this paper,the turbulent stochastic regularity of flow and sedimentis reckoned,and the settling model of suspended movement is established.Based on it,stochasticregularity of sediment in sedimentation basin is researched.     

WAVE BOTTOM LAYERS DYNAMIC WITH SUSPENDED SEDIMENT OVER VORTEX RIPPLES

Vortex ripple is widely formed in the coastal region, and the dynamic of vortex is quite important because it is responsible for sediment transport. The flow structure around the vortex ripples can be modeled as 2D flow due to the geometry of the flow boundaries. In this paper, 2D Large-Ed-dy-Simulation (LES) method was used to predict the flow structure and the dynamic of vortex in the bottom layers under the action of the wave, the numerical simulation results show a completely process of vortex formation, evolvement and disappearance. Based on the study of flow structure, the suspended sediment transport was modeled in present paper. The simulated sediment concentrations were compared to measurements from the literature. The agreement between the time averaged simulated concentration profiles and measurements is satisfactory. For a high setting velocity, the suspended sediment is confined to the vicinity of the bed, and it is dominated by the local bottom shear stress. For a small setting velocity, the suspension is more dominated by the characteristic of vortex. There are two suspended sediment transport peaks observed in the cross-section at the trough and crest in the half period, the second peak is due to the separation bubble taking the sediment.     

沉沙池分时段法泥沙沉降率计算研究

目前国内沉沙池的泥沙沉降率计算有准静水沉降法计算与超饱和输沙法计算两种,这两种计算理论还没有建立起具有普遍意义的水流泥沙运动函数关系。同时泥沙沉降率计算得到泥沙沉降率是判别沉沙池的长度、宽度和底坡是否的合理的重要依据,因此有必要对沉沙池的沙沉降率计算方法进行改进。通过应用E.A查马林教授的经验公式得到分时段法沉降率计算,并通过准静水沉降法和超饱和输沙法两种方法对比论证。结果表明:分时段沉降率法计算得到的泥沙沉降率与准静水沉降法和超饱和输沙法计算基本一致,误差不超过5%,说明分时段沉降率法是可行的。分时段沉降率法计算得到的水流泥沙运动规律与沉沙池运行宏观分析结果相同,因此模拟沉沙池的水流泥沙运动情况是可行的。     

波浪作用下涡动沙纹床面的悬沙运动数值研究

作者建立了波浪作用下的立面二维水沙数值模 型，并对涡动沙纹床面的悬沙运动进行研究。结果表明：悬沙颗粒的沉降速度较小时，其运 动受到涡动力特性的影响比较显著。而且在沙纹波峰断面和沙纹波谷断面，半个周期里都可 以观察到两个悬沙分布的峰值，主要是由于流动分离形成分离涡，涡运动携带泥沙颗粒而出 现峰值。计算成果在一定程度反映了涡动结构对悬沙运动的影响。