基于模糊一致矩阵的橡胶坝坝型优选方法

针对实际工程中橡胶坝坝型优选问题,建立了层次分析法与模糊一致矩阵相结合的坝型优选数学模型,并将该优选模型运用于内蒙古的河道整治工程中.实例分析结果表明,采用该法进行橡胶坝坝型优选合理、可行、有效,且具有科学性和实用价值,可供有关设计、施工单位参考.     

基于断面水质目标的水库生态流量泄放研究

河道上游水库闸坝在设计运行过程中,大部分未考虑河道下游的最小生态流量和环境流量需求,会影响河道的环境功能稳定。为此,以灌河鲇鱼山水库为例,利用MIKE21模型对三种不同方案进行模拟,模拟出能满足控制断面水质目标所需的环境流量,并结合基于Tennant法确定的河道最小生态流量,确定鲇鱼山水库的生态流量泄放方案。结果表明,通过方案3治理后,鲇鱼山水库月平均下泄流量为0.9～5.26 m~3/s。研究结果可为类似的水库闸坝生态流量泄放调度提供参考。     

充水式橡胶坝坝高与坝袋充水量、堰顶水头的关系

坝高作为橡胶坝的一项重要参数,对橡胶坝塌坝泄水和立坝蓄水具有显著影响。通过物理模型试验的方法设计6种坝高的充水式橡胶坝,对影响坝高的主要因素坝袋充水量和堰顶水头进行试验研究并分析其间的关系,拟合出经验公式。结果表明,橡胶坝坝高随坝袋充水量的增加而变高;当实际坝高未达到设计坝高时,在同一坝袋充水量下,坝高随堰顶水头的增大而变高;当实际坝高等于设计坝高时,堰顶水头对坝高的影响变小,坝高几乎不再随堰顶水头变化。     

高拱坝坝肩开挖集中堆渣对河道截流的影响分析

分析了高拱坝坝肩开挖施工过程中产生的集中堆渣对河道截流的有利影响,提出了坝肩附近集中堆渣能降低截流戗堤龙口水力参数需具备的水力控制条件.以锦屏一级水电站为例,从截流模型试验和水力控制条件计算两方面给予验证,提出对截流难度较大的工程可利用坝肩集中堆渣的方法降低截流难度,建议综合考虑坝肩开挖、截流、坝基开挖、上下游围堰填筑、洪水期河道过渣能力等因素对堆渣位置和形状及数量进行合理规划的原则.     

枕头坝水电站泄流能力研究

针对枕头坝水电站泄洪闸的泄流能力问题,采用理论计算和模型试验对比的方法,分析了影响泄洪闸泄流能力的因素及泄流能力试验值与设计值之间存在较大偏差的原因,并对流量系数进行了参数反演计算.结果表明,泄洪闸的布置形式、游导流墙的存在和流态的稳定性等因素均对泄洪闸的过流能力有一定影响,尤其当泄洪闸过流流态为孔流时不利影响较明显.     

溢流面板坝泄槽流激振动特性研究

针对溢流面板坝泄槽流激振动性能复杂的特征,基于ABAQUS建立了某溢流面板堆石坝的三维仿真模型,通过Matlab自编程序构造脉动压强时域激励荷载,采用时域分析法分析了不同流速条件流激振动作用下系统的模态和关键部位的应力应变情况。结果表明,在流激振动作用下,泄槽流速对溢流面板坝系统模态及泄槽底板接缝处的变形和关键部位的拉应力影响较大,特别是当流速大于40m/s时,系统基频下降速率较快,坝料弹模及泄槽板厚对系统基频影响较大,容易受水流激励影响诱发共振破坏,同时变形及拉应力明显增大,容易导致底板结构振动破坏,可通过提高坝料弹模及增大泄槽板厚来增强系统结构抵抗流激振动作用的稳定性。研究成果可为同类坝型泄流状态的安全评估及施工设计提供指导。     

老旧型水电站生态流量下泄方式分析

针对老旧型水电站缺乏专用的生态流量泄放设施的问题,以11级典型的老旧型水电站为例,依据拦河坝、电站和水库等工程的特性,提出了发电+堰闸泄流、堰闸泄流、小机组发电泄流和冲砂底孔泄流四种适用的泄流方式,讨论了不同泄流方式的适用范围和局限性。结果表明,四种泄流方式均可作为老旧型水电站泄放生态流量的保障措施,这对建设生态河道具有借鉴意义。     

水口水电站坝下治理工程实施后尾水位—流量关系分析

水口水电站坝下治理工程实施后,电站坝下尾水位—流量关系发生变化,直接影响电站平稳运行。为分析这种变化,基于一维恒定非均匀流水力学方法,对水口水电站坝下工程实施后水电站坝下尾水位—流量关系进行数值模拟,并结合河道来沙量、采砂量及河道大断面变化资料,分析工程建设前、后水电站尾水位—流量变化规律。结果表明,河道地形变化是尾水位—流量关系变化的主要原因,坝下治理工程建成后,水电站尾水位—流量关系与现状相比整体升高1.20～3.01m,发电净水头减小。     

白鹤滩水电站导流洞进出口围堰残埂对导流洞泄流能力的影响

基于白鹤滩水电站导流模型,选取六种围堰残埂高度(高0、1、3、5、7、9m)对导流洞总来流量(分十级流量)的影响进行了试验研究,量测了上游水位、导流洞泄流量等水力特性参数,分析了导流洞进出口不同围堰残埂高度对导流洞泄流能力的影响,并以残埂淹没度作为判别残埂对导流洞泄流能力有无影响的指标。结果表明,残埂高度大于3m时,残埂越高、泄流量越小,残埂对导流洞泄流能力的影响就越大;残埂淹没度临界值约为7,当淹没度大于7时残埂对导流隧洞泄流能力的影响可忽略不计。     

基于Mike11的双支流河道中支流流量变化对下游水温的影响

天然河道中支流流量的变化会对下游河道水流的水温分布产生一定程度的影响,进而影响河道的水生态平衡及水生物分布。以新疆开都河中一段天然河道为例,运用Mike11软件结合影响河道水温变化的因素,建立了一维水温数值模型,研究了4~8月天然河道在双支流汇入情况下,支流流量变化对河道水流月平均升温的影响。结果表明,一定流量范围内,对于温度均匀水体上游支流流量小于下游支流流量时,有利于主河道水温升高,且支流流量越大越不利于河道水温的上升;通过控制支流流量,利用支流间的相互影响可在一定程度上调节河道水温分布,对改善水生生物环境具有积极的意义。     

流量过程对河型影响的试验研究

通过概化水槽试验。研究了流量过程对河型的影响。试验表明。不同的流量过程形成的河道形态不同；在适当的条件下，流量过程的改变将导致河型转化。河床组成与河谷比降直接影响流量过程的作用效果。大流量阶段在河道的演变过程中影响显著。     

糙率改变对城市河道水位及堤防防洪能力的影响

以海城河为例,针对现代城市发展过程中城市河道由自然渠化生态的过程导致河槽糙率变化问题,分析其对河道行洪能力的影响,并利用一维河网模型MIKE11建立了海城河城区段水动力模型,分析生态河道规划前后不同糙率情况下海城河现状堤防的防洪能力,为海城河防洪规划提供理论依据。     

基于和谐论的黄河下游河段健康评价

为更深入地认识黄河下游河段的健康状态,从河流健康和河流生命的本质出发,根据黄河自身的径流特点和水沙情况,选取低限流量、河道最大排洪能力、平滩流量、水质类别、供水能力5个定量指标和生态状况1个定性指标作为评价指标,采用和谐论的定量计算方法评价河流健康,利用和谐度方程计算各指标的子和谐度,采用层次分析法得出各指标的权重,利用加权平均法计算多指标的和谐度,并选取花园口、高村、利津三个水文站作为控制站点,完成了黄河下游河段的健康评价,其评价结果符合所选评价年份的实际情况。     

冲积河流中沙洲形态统计分析

基于Google Earth卫星图像,选取长江、汉江、西江、湘江、黑龙江、密西西比河及额尔齐斯河中共计655个沙洲作为统计样本,分析了沙洲的面积与周长及最大长度与平均宽度的定量关系,探讨了沙洲形态与分汊比及沙洲平均宽度、面积、周长与河道宽度的关系。结果表明,沙洲面积与周长、河道宽度均呈幂函数关系,沙洲最大长度与平均宽度及沙洲平均宽度、周长与河道宽度均保持较强的线性相关,沙洲所处河道的分汊比一般保持在0.09~0.97之间。     

汉江中游仙人渡河段河道演变规律及趋势分析

针对丹江口水库建成后对汉江中游仙人渡河段河势的影响,基于历年实测资料,分析了汉江中游仙人渡河段的演变规律,进而探讨了河道演变趋势。结果表明,20世纪70年代以来,仙人渡河段深泓平面位置总体基本稳定,仅在不管洲汊道段发生主支汊易位,1977~1987年深泓位于不管洲汊道段的中汊,1987年以后深泓摆至右汊并保持稳定;河段深泓平均冲刷深度从1977~1987年的0.93m,减少至1987~2005年的0.35m以及2005~2012年的0.32m;河段高滩部分变化不大,但低滩部分冲淤较为剧烈,主要表现为郭家岗附近河岸崩塌、河道展宽导致江心滩的形成并发育,1977~2005年不管洲汊道段主支汊易位后的支汊淤积和主汊冲刷以及2005~2012年连续几场大洪水导致不管洲中汊的冲刷。据此推断,未来不管洲汊道段中汊发展成为主汊的可能性很小,河段深泓平面位置仍将维持现状,河势总体保持稳定,河段深泓平均冲刷强度均不会超过2005~2012年的均值(0.04m/年)。     

汾河中游液压坝群对洪水演进的影响

在中小河流核心区修建液压坝群是实现生态修复的重要措施,由此带来的河道行洪及液压坝群的经济、合理运行问题值得深入研究。基于Delft3d开源软件,建立了汾河核心区(二坝-义堂)水流运动二维数值模型,分别模拟了2(选取了两场洪水)、5、10年三种不同频率洪水,分析了不同运行工况下15座液压坝对洪水演进的影响,重点分析了对流场特性、水位变化的影响。结果表明,该模型可精确模拟液压坝群对洪水演进的影响;边滩坝对水位影响较小;对10、5年一遇洪水,应将15座坝的主槽坝全部塌坝行洪;对于2年一遇洪水,奇数断面的坝应竖起,偶数断面的主槽坝塌坝为比较经济、安全的运行方案。     

MIKE11模型在河道溃堤洪水模拟中的应用

基于MIKE11模型结构和原理,将MIKE11模型应用于洪泉片(豫)防洪保护区洪水风险图编制项目中,模拟干流河道的溃堤洪水过程,从各频率间结果、溃口与河道断面过流能力、水量平衡和实测洪水模拟四个方面,验证模拟结果的合理性。结果表明,MIKE11模型能较好地模拟河道溃堤洪水过程。     

白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析

为研究白石水库泥沙冲淤特性,选取水库大坝至上游BD20断面,分别模拟汛期典型洪水过程和百年一遇洪水过程,分析洪水过程泥沙冲淤变化。结果表明,白石水库洪水期间最大输沙量与最大流量并不同步,在库区弯道处凹岸库底冲刷、凸岸库底淤积;同一断面的洪峰流量、最大输沙率不同步;洪水过后,淤积厚度随控制水位的升高而减小。     

某水电站泄洪消能试验研究

针对某水电站大坝坝址河谷狭窄、水头高、洪水峰高量大,致其泄洪消能措施复杂的问题,通过1∶100水工整体模型优化坝身泄流建筑物体型,表孔采用单边扩散加齿坎,中孔采用平底型及上翘型。模拟结果表明,优化方案实现了各孔水流在跌落下降过程中的碰撞扩散消能,有效减小了下泄水流射入水垫塘的动水压力,底板冲击压力由284.5kPa下降到137.3kPa以下,较好地解决了泄洪消能问题,保证了大坝和消能建筑物的安全。     

考虑复杂河工建筑物的漫堤洪水一、二维水动力耦合模型

针对景观坝和过水路面等河工建筑物严重影响河道排洪泄洪问题,基于MIKE FLOOD平台构建漫堤洪水一、二维水动力耦合模型,模拟分析复杂河工建筑物壅水与漫溢洪水淹没演进过程。采用Abbott六点隐式格式和显式有限体积法分别离散求解一、二维水流运动方程,利用干湿水深理论优化模型运算效率,将河道内过水路面与景观坝作为宽顶堰概化处理,同步计算桥涵淹没出流。将模型应用于宁夏茹河(店洼水库至小河河口)河道跨河工程阻水效果及漫堤洪水的数值模拟。结果表明,模拟结果较真实地反映了河工建筑物对水流的阻碍效应及桥涵动态过流效果。研究成果可为宁夏茹河及其他类似河道的整治工程规划设计及风险评价提供参考。