透水斜槛对溢洪道泄槽弯道水流改善效果试验

为了探索透水斜槛对溢洪道泄槽弯道水流的改善效果,在弯道底板布置了5道斜角45°透水率分别为27.9%、37.9%、49.5%的透水斜槛进行了模型试验。利用试验结果,计算了弯道横断面水面均匀度及提高率、凹凸岸水面差及减少率等指标,以此分析不同透水率斜槛、不同流量条件下弯道段水流的改善效果影响。结果表明:弯道设置透水斜槛后能够改善弯道水流,提高弯道水流均匀度,降低凹凸岸水面差;透水率对水流改善效果有影响,在相同流量情况下,透水率越小,斜槛对水流改善的效果越好;斜槛改善水流的效果随流量变化,流量越小,改善效果越明显。但就弯道横断面水面均匀度改善效果而言,不同透水率、不同流量之间相差不大。     

一种改善溢洪道陡槽弯道水流流态的措施研究

水库溢洪道受其地形、地质条件限制,在陡槽段不得不设置弯道。针对云南省某水库溢洪道,通过水工模型试验研究,水流通过陡槽弯道后产生了不对称冲击波,水流分布极不均匀,水流流态紊乱,下游消能能力严重不足。为解决这些问题,经反复试验,最终在陡槽弯道段底部垂直布置了四道斜槛。采用这种工程措施,起到了消减急流冲击波,改善陡槽弯道水流流态,提高下游消能能力的良好效果,可为同类工程提供一定参考。     

利用斜槛消减弯道急流冲击波的应用

泄水建筑物在陡槽段由于地形、地质条件等因素限制常设置有弯道,这种情况下,当水流通过时不可避免将产生急流冲击波,对工程安全运行极其不利,为此,实际工程须采取相应措施对之加以处理。本文围绕克纳普所提的斜槛法,结合桑株河水库、平定河水库、凤凰水库等工程实践,对斜槛设计及布置进行了归纳总结。实践成果表明:斜槛法的合理应用对消减弯道急流冲击波能起到显著效果。     

斜槛法在消减弯道急流冲击波中的应用

泄水建筑物在陡槽段由于地形、地质条件等因素限制常设置有弯道,当水流通过时不可避免将产生急流冲击波,对工程安全运行极其不利,为此,实际工程须采取相应措施对之加以处理。本文围绕克纳普所提的斜槛法,结合桑株河水库、平定河水库、凤凰水库等工程实践,对斜槛设计及布置进行了归纳总结。实践表明：斜槛法的合理应用对消减弯道急流冲击波能起到显著效果。     

淡溪水库溢洪道弯道水流的改善措施

淡溪水库溢洪道枢纽布置受地形条件限制，泄槽设置弯道，弯道距洪闸甚近，由闸水流受惯性离心力影响形成冲击波，两岸水深相差悬殊，且影响鼻坎挑流消能。通过模型试验，在弯道上增设特殊形式分隔墩，改善了水力条件，为工程所采纳。     

大河东水库溢洪道弯道水流改善措施

大河东水库溢洪道由渐变段、泄槽、弯道、消力池等组成,宽20～34.5m;在420m长的溢洪道平面上,上、下游共有2个约90°的弯道,下游弯道内、外弯道半径分别为15m及60m。泄槽弯道上过水水流极不均匀,左右岸水深最大约相差3.0m。为减小弯道引起的水面差,根据大河东水库溢洪道的具体条件,在下游弯道处设三道导流坎是合理可行的。     

王家厂水库溢洪道弯道水流改善措施

岸边式溢洪道常因地形和工程造价等因素的制约不得不采用弯道泄流，而水流因受离心力的作用给泄槽流态及消能防冲造成了诸多不利因素。为了改善王家厂水库溢洪道弯道水流而提出了扇形抬高陡坡段泄槽底部外侧高程和加设分流墩的设计组合方案。通过水工整体模型的试验验证，该方案是合理的，较好地解决了弯道溢洪道的水流流态及消能防冲问题。     

申庄水库溢洪道水流改善措施研究

申庄水库溢洪道布置受地形条件限制,设计中泄槽设置了弯道和收缩段,下泄水流受其影响形成了不对称冲击波,两岸水深差悬殊,且影响鼻坎挑流消能.文中通过水工模型试验,提出了在弯道末端布置横向挑流坎的方案,明显改善了水力条件,为工程改造提供了依据.     

陡坡弯道水流条件改善数值模拟研究

小南海溢洪道下游弯道坡降陡达1：5．551,下泄水流流速超过14m／s,由于该陡坡弯道内水陡流急,同时受弯道离心力的影响,下泄水流流态紊乱,形成明显的急流冲击波,各级流量下水体集中于弯道凹岸,校核洪水最大横向超高达5．24m,不能满足设计要求。通过研究,采用斜槛法为主,辅以斜底法优化后,陡坡弯道内的急流冲击波基本消除,横向水面超高也明显降低,可以满足设计要求,为实际工程所应用。     

考虑弯道环流影响的平面二维水流泥沙数学模型

弯道环流是影响断面流速和含沙量分布的重要因素。本文提出了通过求解立面二维弯道环流运动的方法,在平面二维水流泥沙数学模型中考虑弯道环流的作用。该方法适用范围广,增加计算工作量不太大。     

水力插板透水式丁坝群减缓流速效果试验研究

水力插板透水丁坝是一种新型丁坝。以水力插板透水丁坝群、井柱桩透水丁坝群和实体丁坝群为研究对象进行动床模型试验。先测定各丁坝坝前和坝后各5 cm横断面上测点的流速,再用每个测点的流速算出平均流速,通过对比横断面的平均流速来判断各丁坝群减缓流速的差异性,并详细分析和解释其减缓流速差异性产生的机理。研究发现：水力插板透水丁坝群和井柱桩透水丁坝群流速的减少率和减少量同实体丁坝群相比,分别提高了34%,23%和107%,84%。流速减缓会影响丁坝的局部冲刷和坝后淤积,再对各丁坝群附近的地形进行测量,并用surfer8.0绘制了各丁坝群附近的地形图。结果发现：实体丁坝群的局部冲刷情况最为严重,坝后淤积范围最小;水力插板透水丁坝群的局部冲刷情况最不严重,坝后淤积范围最大;井柱桩透水丁坝群的局部冲刷情况和坝后淤积范围介于两者之间。     

透空潜坝附近水流特性的数值模拟

透空式潜坝是一种兼顾生态和环境的新型整治建筑物。为深入了解透空潜坝附近水流特性,基于N-S方程和不可压缩气液两相流理论建立三维数值水槽,对梯形透空式潜坝附近水流特性进行数值模拟,研究了透空率、水深和流速对潜坝附近流场、紊动能和涡量等水流特性的影响规律。结果表明:相同水流条件下,随着透空率的增大,坝后回流流速减小,坝后根部紊动强度逐渐增大,而坝后1~4倍坝高范围内紊动强度逐渐减小,涡量先增大后减小。透空率不变情况下,在相同断面平均流速条件下随着水深增大,透水率逐渐减小,潜坝附近紊动强度整体减小,但紊动范围变化不大,坝顶强涡量区面积减小。在相同水深条件下随着断面平均流速增大,涡旋回流强度逐渐增大,潜坝附近高紊动区紊动强度整体也增大, 坝体顶侧和透水圆孔附近正负涡量间隔分布,强度逐渐增大。     

梯形透水潜坝三维水流特性的数值模拟

基于OpenFOAM开源程序包,对4种透空率(0.1、0.2、0.3和0.4)潜坝的三维流场进行数值模拟,研究了透空率和流量对透水潜坝周围三维水流特性的影响规律。结果表明:相同流量条件下,随着透空率增大,坝后回流减弱,上升流高度降低,缓流区范围减小,涡量减小,坝体腔内及坝后透水圆孔附近紊动能增大;相同透空率条件下,随着流量增大,坝后缓流区范围增大,回流逐渐减弱,掺混紊动作用加剧,涡量及紊动能的大小和影响范围也逐渐增大。     

紊流模型对底坎绕流模拟效果的比较

利用Fluent软件,选取了Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型和realizable k-ε模型共4种涡黏系数的湍流模型,对底坎绕流问题进行了数值模拟。结果表明:4种模型模拟的底坎附近的流动特征基本一致,但在回流长度、分离主涡的涡心位置及水头损失等参数方面,RNG k-ε模型的模拟效果最好,标准k-ε模型的模拟效果较差,而realizable k-ε模型和Spalart-Allmaras模型的效果居中。     

河流弯道水流特点与冲刷深度探讨

根据河流弯道水流的特点,对弯道水流的冲刷机理和冲刷深度进行了分析与探讨,并给出了国外学者计算弯道水流冲刷深度的几种方法.     

改良型透水铺装对弱透水土质地区SS的去除效果试验

为研究适用于弱透水土质的改良型透水铺装对典型雨水径流污染物悬浮固体(SS)的去除效果,以嘉兴地区的淤泥质黏土为土基层制作试验装置,以人工模拟降雨的方法模拟并检测不同降雨重现期条件下改良型透水铺装装置削减径流污染物SS的效果,并以常规透水铺装和普通路面作为对比。结果表明:较小的降雨重现期更有利于透水铺装对SS的去除;弱透水土质条件下改良型透水铺装在对SS的去除过程中,不但去除率高于常规透水铺装,去除速率也得到了提高;在降雨重现期1 a条件下,改良型透水铺装平均每分钟比常规透水铺装多去除29.82%的SS。     

Mean flow,secondary currents and bed shear stress at a 180-degree laboratory bend with and without enhanced permeable groins as an Eco-friendly river structure

River restoration aims to apply environmentally-friendly structures for bank protection in meandering rivers to restore their natural habitat. Enhanced Permeable Groin (EPG) is a novel river restoration technique that can improve the fish habitat environment in a river system by creating a series of eco-friendly scour pools. This study reports the results of two groups of 3D velocity measurements in a 180-degree channel bend in cases with and without an EPG for clear water conditions to characterize the mechanisms leading to the primary stages of the scouring phenomenon. The analysis revealed that the presence of an EPG amplified the velocity magnitude in the regions near the tip of the vane and increased its value in the middle of the channel 1.13 times the bend without the structure. In addition, the comparison showed that the EPG reduced the velocity magnitude in the recirculation zone by an average of 38%. Secondary currents including main and outer bank cells were observed in the case without the structure. The presence of the EPG in the flow field effectively increased the outer-bank cell strength by 11 times compared to that without the structure. The low-value contours of the bed shear stresses were observed in the zone downstream of the structure for a distance of 6 times the effective length of the structure. Based on the results of this study, the generation of a recirculation zone with low-velocity and shear stress values can provide suitable conditions for aquatic habitats, deep-bodied fish assemblages, aquatic vegetation, shrub roots, and tree roots along the outer bank.     

水力插板透水丁坝水流结构随透水率的变化规律研究

为了研究水力插板透水丁坝水流结构随透水率变化的规律,采用ANSYS FLUENT 15. 0,基于RNG k-ε湍流模型,对不同透水率下透水丁坝周围的流场进行三维数值模拟。结果表明,透水丁坝坝体前后压差随透水率的增大逐渐减小,上游坝根处压强最大,坝头下游侧附近压强最小,坝根和坝头部位易发生水毁。回流强度随着透水率的增大逐渐减弱。当透水率达到40%时,回流基本消失,坝后为一个缓流区。不同透水率下水槽同一横断面处流速分布规律相似。随着离丁坝侧河岸距离的增加可划分为流速缓慢增大区、流速迅速增大区和流速稳定区。随着透水率的增大,主流区流速逐渐减小,坝后作用区流速逐渐增大。研究成果能够为透水率这一重要工程设计参数的合理选取提供参考,实际应用中推荐透水率为30%。