涌潮测控系统在涌潮水槽试验中的应用

从Bore 2010涌潮测控系统的基本原理出发,介绍了该测控系统在涌潮水槽试验中的应用。在涌潮水槽试验中,Bore 2010涌潮测控系统通过调节上下游变频器运行频率来控制涌潮潮前水深的稳定,使水体具有一定大小的潮前落潮流速。在这种工况条件下,增加下游变频器不同的运行频率产生了波状涌潮或漩滚涌潮,符合涌潮实际情况。通过各种潮前水深、潮前落潮流速和涌潮高度多方案试验研究,表明Bore 2010涌潮测控系统能很好地应用于涌潮水槽试验。     

涌潮的水槽模拟及验证

在涌潮玻璃水槽中,通过调节水槽两端变频器的频率控制潮前水深的稳定,使水体具有一定的潮前落潮流速,并以此为工况,增加下游变频器不同的运行频率模拟各种强度的涌潮,测试涌潮的传播速度、涌潮高度、流速垂向分布等水动力学特征参数,捕捉涌潮形态.在此基础上,选用2010年10月钱塘江河口盐官河段的现场实测资料对试验结果进行比较分析,结果表明涌潮水槽试验结果与盐官河段实地观测资料匹配良好.这说明涌潮玻璃水槽物理模型能成功模拟涌潮,适用于涌潮的测试研究.     

变坡水槽智能化控制系统研究与开发

研究与开发了“水利部河流海岸泥沙工程重点实验室”的变坡水槽智能化控制系统,实现了水槽坡度、流量、水位、流速、含沙量测量和调配的智能化自动控制,以及水库上下限水位自动测量报警。项目研究成果已成功地应用于我国水利水电工程重大基础研究和社会公益研究项目。     

断面测量自动化系统的开发应用

该文以断面测量自动化系统的设计为例，阐述了从Visual Basic调用Excel进行工程测量成果的规范化输出以及调用AutoCAD进行图形的自动绘制，使一些工程测量的内外业一体化得以实现。     

基于GIS内外业一体化河道成图系统开发研究

基于GIS的内外业一体化河道成图系统是对地形（包括水下）数据进行采集、输入、处理、成图、输出、分析、管理的河道测绘系统;系统直接采用数据库管理模式,全息数据结构和开放的标准定制机制;支持GPS、全站仪及超声测深仪、水声纳、多波束测深系统等的测记、电子平板以及PDA等多种数据采集方法,能与现有GIS系统数据共享。阐述了该系统的功能需求、总体设计思路、关键性技术。重点介绍全息数据结构、模板定制技术。     

一体化测控闸门自动化系统在疏勒河昌马灌区的应用

一直以来,农业水资源利用由于监测手段和设备落后,对水资源利用效率研究的深度、精度还不够。因此疏勒河灌区引进澳大利亚"渠系一体化端至端明渠灌溉基础设施自动化系统",实现了渠道的全自动化控制和各项数据及信息采集。该系统在中国西北地区首家引进,目前还未有研究成果。本文详细介绍了一体化测控闸门系统的设计和主要功能,对一体化测控闸门与传统闸门进行了性价比分析,并进行了运行观测试验,对采集的灌溉流量数据与传统的人工测流数据进行了对比分析。     

自动化测控系统在农村供水中的应用

本文介绍了农村供水自动化测控系统的原理,并以奇台县农村供水自动化测控系统建设为例,介绍了农村供水自动化测控系统的组成、功能、作用,分析得出供水自动化测控系统是实现农村供水现代化管理的重要手段。     

咸潮物理模型测控系统的开发及应用

由于测控变量种类以及同类变量数量的增加影响系统数据端口间数据交换的效率,采用以太网技术来提高数据端口间数据交换的速率,分析测控系统数学模型中不同参数对测控结果的影响,探讨物理模型中不同几何比尺和时间比尺对测控结果的影响,同时提出减小这些影响的方法。采用数据库技术实时记录模型试验的各类变量测控结果,并对新增加的盐度变量的测量仪器和测量方法进行阐述。结果表明所研制的咸潮物理模型测控系统大幅度提高了测控设备和主机之间的数据交换速度,节省了模型调试时间,提高了咸潮观测控系统的控制精度和稳定性。     

小浪底水库模型测控自动化系统 建设与应用

本文介绍了小浪底水库模型测控自动化系统建设与应用。该系统可使自然现象复演、模拟和试验成果在可视化的条件下实现实体模型试验过程的自动控制、数据采集和相关管理,提高了模型试验的测量水平,节省了大量人力资源,降低了试验成本,实现了试验数据共享,为黄河模型测控自动化系统的全面建设积累了宝贵经验。     

水工模型试验自动化测控系统

从硬件设备及控制原理、计算机软件、应用实例等几方面阐述了水工模型试验自动化测控系统的组成、软件功能及实际应用效果．本系统的研制成功，提高了水工模型试验的精度，加快了试验进度，增加了模型试验的高新技术含量，降低了试验人员的体力劳动强度．     

Experimental hydrodynamic study of the Qiantang River tidal bore

To study the hydrodynamics of tidal bore, a physical modeling study is carried out in a rectangular flume with considerations of the tidal bore heights, the propagation speeds, the tidal current velocities, the front steepness, and the bore shapes. After the validation with the field observations, the experimental results are analyzed, and it is shown that: (1) the greater initial ebb velocity or the larger initial water depth impedes the tidal bore propagation, (2) the maximum bore height appears at an initial ebb velocity in the range of 0.5 m/s-1.5 m/s, (3) when the Froude number exceeds 1.2, an undular bore appears, after it exceeds 1.3, a breaking bore occurs, and after it exceeds 1.7, the bore is broken.     

涌潮对钱塘江河道流场影响的三维数值模拟研究

利用实测的钱塘江地形数据建立了钱塘江三维河道的计算机几何模型,并根据已有的涨潮潮位等水文信息,采用VOF方法追踪模拟水和大气的自由交界表面,对钱塘江涌潮进行了三维非稳态数值模拟。数值模拟结果与不同时刻和不同测点所测得的水文数据的对比显示,模型能较好地模拟涨潮条件下河道内流场和潮位的变化。在此基础上进行了涌潮对河道内流场影响的规律的研究。     

涌潮水流CFD数值模拟

涌潮是一种对涉水建筑物冲击巨大的非线性强间断流,实现涌潮的小尺度精细模拟是分析涉水建筑物在涌潮作用下结构稳定性的前提。采用大涡模拟(LES)技术求解N-S方程,利用流体体积法(VOF)实现对自由水面的追踪,边界上给定基于涌潮理论公式推导出的涨潮流速与水深条件,进行了涌潮的小尺度精细模拟。结果表明,数值模拟得到的涌潮传播速度与理论值比较接近,Fr < 1.3时为波状涌潮,Fr>1.5时为旋滚涌潮,涌潮形态分区与前人的试验成果吻合。在涌潮传播过程中,潮头处流速最大,且表层流速波动幅度始终大于中低层流速波动幅度,旋滚涌潮潮头水体紊动比波状涌潮强烈。模拟结果同时表明涌潮潮前水深与涌潮高度是影响潮头流速波动和形态的主要因素。上述涌潮模拟方法可为涌潮河段涉水建筑物的结构设计及安全评估提供参考。     

钱塘江九溪涌潮重塑在工程实践中的探索研究

为保护钱塘江涌潮景观、减小涌潮危害,重塑钱塘江九溪涌潮,变潮害为潮景,使涌潮可赏、可控、安全。应用KFVS格式建立二维涌潮数学模型,在实测水文资料验证的基础上,计算优化方案实施前后的流场及涌潮传播特性,从构筑物近区涌潮高度、涌高明显的岸线长度和涌高明显的区域面积等3个指标综合评判涌潮重塑效果。通过物理模型试验,模拟涌潮的形成与传播过程,分析比较各方案实施前后工程区域附近涌潮传播过程的壅高、越堤等变化情况,进一步验证了重塑效果。研究结果表明,通过优化工程布局,采取工程措施,钱塘江九溪涌潮重塑具有可行性,既能保留九溪涌潮特性,又能实现安全观潮。     

杭州湾天文潮长周期变化对涌潮的影响

基于长系列实测潮汐资料和调和分析方法,分析了涌潮起潮点下游杭州湾实测潮汐和天文潮长周期变化,进而分析了天文潮变化对钱塘江涌潮的影响。结果表明：乍浦站实测潮汐每年八月初三和八月十八同日同潮实测潮差、潮到时间和涨潮历时变化幅度很大,最大变幅分别为1.95 m、102 min和122 min;乍浦站天文潮每年八月初三和八月十八同日同潮潮差、潮到时间和涨潮历时最大变幅分别为1.52 m、93 min和46 min。天文潮变化对涌潮影响很大,盐官站同日同潮涌潮高度最大相差1.12 m,涌潮到达时间最大相差93 min,涌潮流速最大相差2.05 m/s,涌潮陡度最大相差18.1%。     

涌潮条件下排桩式低丁坝水力学冲淤试验研究

本文在水槽中用动床模型试验手段研究了涌潮条件下不同透水率的排桩式护塘低丁坝群的水力学冲淤特性，并探讨了低丁坝的护滩保塘机理，结果表明，不透水的排桩式丁坝群，其坝田部位可减冲1-1.6m，与相应方案的堆石坝研究结果相近；随着板桩丁坝透水率的逐渐增大，滩地防冲作用逐渐变小，然而透水率大于60%的丁坝，仍有0.8m以上的减冲能力，低丁坝的保滩护塘机理主要体现在三个方面；即对涌潮潮头的阻挡作用，对涌潮快水的减冲作用和在落潮期回流淤积作用。     

涌潮翻越丁坝过程数值试验初步研究

本文采用VOF方法数值模拟涌潮翻越丁坝过程。得到定床情况下丁坝上游任意点任意瞬间的时均流速分布。根据流速分布，采用推移质输沙率的结构式作为冲刷强度的指标，比较不同丁坝剖面形式对丁坝上游冲刷坑强度的影响。     

基于定点连续观测的钱塘江涌潮特性研究

本文基于天文大潮期间钱塘江涌潮河段定点连续实测的最新资料,对钱塘江涌潮的潮位、潮流、盐度和浊度等特性参数进行分析研究。潮位、平均流速、垂向分层流速和盐度、浊度变化数据表明:涨落潮期间该河段的潮位呈双峰变化过程,涌潮抵达时水位骤然升高,之后下降,约40.0 min后,水位再次开始升高至高潮位,涌潮到达约3.5 h之后逐渐变为憩流;涌潮Fr为1.10,涌潮形态呈现为波状涌潮且水波较弱。涌潮到达瞬间,流场整体发生转向,流速大于涌潮前流速,且底层流速增大幅度大于表、中层,流速分层不明显。盐度在涌潮到达后约40.0 min后开始明显增大,与流速的改变相比存在一定的滞后,主要因为潮流入侵引起盐度增加。底层浊度随涌潮的到达而同步升高,主要是涌潮导致流场剧烈变化,引起床面冲刷和大量细颗粒泥沙悬浮;之后,浊度随涨潮流减弱而逐渐减小,憩流时达到最小,而后随着流速转向及退潮流增大而再次增大。该研究为钱塘江涌潮特性分析和钱塘江取水及岸滩冲淤防护等工程提供了科学依据。     

建桥对钱塘江涌潮高度影响的试验研究

采用潮浪水槽和定床模型进行建桥对钱塘江涌潮高度影响的试验,结果表明涌潮高度的减小幅度与桥墩的阻水率成正比,因此为了保护涌潮的景观,在满足桥梁结构强度和安全的前提下,应尽量减小桥墩的阻水率.