复杂流动条件下过饱和TDG释放系数的确定

在总结国内外对TDG过饱和问题研究的基础之上，通过物理模型试验并结合数值模拟，以鱼道模型为例研究了绕流、回流等复杂流动条件下过饱和TDG的释放过程及释放系数。结果表明，鱼道模型内挡墙等建筑物的布置使水流出现绕流、回流等复杂水力学特征，由此增加了水体在鱼道内的滞留时间和局部区域的紊动动能，大大增加了过饱和TDG的释放。分析显示，在高紊动区域，过饱和TDG的释放速率与紊动强度成正相关关系。     

曝气对过饱和溶解氧消散过程影响的试验研究

为了促进曝气技术在减缓过饱和溶解氧(DO)影响中的应用,设计开展了无曝气工况和曝气工况下的过饱和DO释放试验,研究了曝气对过饱和DO消散过程的影响规律,分析了不同曝气条件下过饱和DO的释放过程和释放系数。试验结果表明,曝气能显著促进过饱和DO的消散,曝气工况下DO饱和度从170%左右消散至105%左右所需时间均小于11 min,而无曝气工况下所需时间最少为240 min；过饱和DO释放系数随曝气量的增大而增大,随曝气水深的增大而减小,与曝气孔径呈现较强的负相关幂函数关系。根据曝气对过饱和DO的释放规律建立了过饱和DO释放系数与曝气条件的定量关系,通过量纲分析建立了过饱和DO释放系数与曝气条件、模型尺寸、流体参数之间的定量关系,两种定量关系中,后者的均方根误差和平均绝对误差较小、相关系数较高,且参数较易获取,因此实用性更好。     

过饱和TDG释放系数与泥沙含量的关系研究

随着梯级电站的建成运行,总溶解气体(Total dissolved gas,TDG)过饱和对鱼类的不利影响受到更广泛关注。泄洪多发的夏季常伴随冲沙,泥沙含量的变化对过饱和TDG输移释放过程的影响。在自行设计的具有挡板结构的实验水槽中,开展了不同流量和泥沙含量条件下的过饱和TDG输移释放过程实验研究,并开展数值模拟计算,反算得到各条件下的释放系数。结果表明泥沙的存在增加了水中供溶解气体析出所需的介质,加快了过饱和TDG的释放过程,TDG的释放系数也随着泥沙含量的增大而增大。该研究为探讨加快过饱和TDG释放过程的工程措施和减缓TDG过饱和对鱼类不利影响的生态调度措施研究提供技术参考,具有一定应用价值。     

高坝下游水中总溶解气体过饱和研究进展

随着水电工程的不断兴起,高坝建设引起的过饱和水体问题日渐突出。总结了近年来国内外的的研究成果,从鱼类的耐受性、鱼类对过饱和总溶解气体(TDG)的规避效应以及过饱和TDG对鱼类的致死机理3方面分析了过饱和TDG与下游水生生物之间的相互作用,并提出了一些研究思路和想法。此外,还重点论述了促进过饱和TDG释放速率方面取得的进展和不足之处,指出实际工况条件下过饱和TDG的释放易受河流形态等周边环境影响,而实验条件下无法准确反映实际工况,今后室内试验和原型观测需进一步加强。而如何在安全行洪的前提下实现快速高效的TDG释放是该领域下一步研究的重点。     

水利工程总溶解气体过饱和问题探讨

从对总溶解气体(TDG)过饱和概念的分析入手,阐述TDG过饱和的危害。通过对不同典型水体TDG饱和度的测量,表明泄流可以导致水体TDG含量增加甚至过饱和。在此基础上,采用试验研究的方法,探讨了TDG过饱和产生原因及其释放过程,表明水利工程泄流引起的TDG过饱和与泄流掺气、压力、紊动强度、水温等要素相关,并由此提出减缓水利工程TDG过饱和影响的建议。     

总溶解气体过饱和对胭脂鱼耐受性和回避性的影响现场试验

为真实反映水电工程天然河道中总溶解气体(Total Dissolved Gas, TDG)过饱和对鱼类影响的实际情况,选用胭脂鱼幼鱼和成鱼作为研究对象,开展大坝泄洪期间总溶解气体过饱和对鱼类影响的现场暴露试验,探究不同水深条件下鱼类对总溶解气体过饱和的水体耐受性和回避特性。结果表明:天然河道中,TDG饱和度为115%~117%时,胭脂鱼幼鱼在0~0.3,0.3~1.3,1.3~2.3,0~2.3 m 4个水层死亡率分别为42.5%,30%,7.5%,15%;低TDG饱和度水体也可导致胭脂鱼幼鱼死亡。但随着水深的增加,死亡率呈明显下降趋势,说明补偿水深能有效缓解TDG过饱和水体对胭脂鱼幼鱼的伤害。此外,研究结果也表明胭脂鱼幼鱼具有利用补偿水深来回避TDG过饱和伤害的能力;而胭脂鱼成鱼利用补偿水深逃避TDG过饱和伤害的行为并不明显。研究结果可为鱼类保护措施的制定提供参考依据。     

高坝泄水产生溶解气体过饱和水体对鱼类影响的模拟研究

采用高坝泄洪TDG生成预测模型,考虑泄洪水流的非恒定流特征及过饱和TDG水流在河道内的一维动力学释放,模拟某待建坝高289m的高坝工程以单泄洪洞分别持续泄洪不同时间,下游河段内TDG饱和度水体对鱼类影响。以已有鱼类研究成果为标准,研究得到,泄洪流量一定,泄洪持续时间延长,TDG过饱和水体对下河道内鱼类的影响区域从坝下逐渐向下游延长。当泄洪流量、泄洪时间一定,坝下游河道内TDG过饱和水流对鱼类的影响区域沿河流方向逐渐减小。     

过饱和总溶解气体释放过程预测

通过室内试验,研究泄流水体中过饱和总溶解气体的释放过程,分析了影响气体从水中释放的主要因素。利用原型观测资料对已有的过饱和总溶解气体释放的数学模型进行验证,同时对释放系数公式进行了修正。在此基础上预测了金沙江某电站下游河段过饱和总溶解气体的沿程释放规律。     

中国高坝工程过饱和总溶解气体研究进展

高坝泄洪会导致下游水体总溶解气体过饱和,鱼类长期处于这种环境容易患气泡病甚至死亡.为保护生态环境,找出切实可行的TDG饱和度消减措施,我国针对高坝泄洪导致的总溶解气体过饱和现象开展了大量研究.对高坝工程过饱和溶解气体的产生、释放过程、鱼类对过饱和溶解气体耐受性、TDG饱和度预测模型及TDG过饱和减缓措施的研究成果进行了总结,同时针对已有研究成果的不足提出了建议,旨在为进一步开展研究工作提供参考.     

TDG过饱和对齐口裂腹鱼的影响及避难所营造研究

为探究山区河流TDG过饱和工况鱼类避难所营造的可行性,以半龄齐口裂腹鱼为研究对象,营造了TDG过饱和室内避难模型,定量开展了不同TDG饱和度工况下的室内实验,通过数理统计及显著性分析的方法对实验结果进行了比较。结果表明:齐口裂腹鱼的避难趋势随着水流TDG饱和度的升高逐渐增强,在主槽上游TDG饱和度小于等于130%时未出现明显的避难行为,140%时开始出现避难趋势,大于等于150%时的避难效应十分明显;实验结束时,TDG饱和度为150%及以下的各工况组中鱼苗的回避率存在显著差异,TDG饱和度为150%及以上各工况组的回避率极显著高于140%及以下的各工况组。     

出口段收缩式有压泄水洞流量系数的试验分析

有压泄水洞的泄流能力是一个涉及其规模、尺寸的关键问题,是设计中必须解决的水力学问题。从有压恒定流的伯诺里方程出发,对有压泄水洞的流量计算进行了理论分析,并以已建工程试验数据为基础,提出了流量系数的经验计算式。     

大型复线船闸闸室底板混凝土热学参数优化反演

为探讨大型复线船闸闸室底板混凝土绝热温升参数和表面放热系数,建立了组合指数式绝热温升的水管冷却等效热传导有限元模型,基于临淮岗复线船闸闸室底板混凝土内部和表面实测温度,采用正交设计 -BP 神经网络 - 数值计算相结合的方法反演获得了混凝土的热学参数。结果表明：采用正交设计 -BP 神经网络 - 数值计算的方法较室内试验获取的混凝土热学参数更快速、更符合工程实际;混凝土最终绝热温升为 62.06℃,3 d 前后混凝土表面放热系数分别为34.43 kJ/(m2·h·℃)和 47.52 kJ/(m2·h·℃),侧表面放热系数为 19.42 kJ/(m2·h·℃);由于没有模拟底板混凝土浇筑过程,导致前 3 d 混凝土表面温度计算值和实测值存在一定的差异,但底板内部温度和 3 d 后的表面温度的计算值与实测值变化规律基本一致,反演的闸室底板混凝土热学参数是可靠的。     

三峡泄洪坝段孔口配筋方案空间弹塑性分析

采用空间弹塑性有限元法，考虑钢筋和混凝土的联合作用，对三峡泄洪段孔口配筋方案进行了分析研究。确定了设计工况下大坝孔口周围混凝土的开裂范围和钢筋的受力情况。通过逐级加大孔内水压力强度，求得钢筋应力达到屈服时的内水压力超载系数，用以估计孔口配筋后的强度安全度。研究结果表明，对于泄洪坝段的泄洪深孔，当采用典型配筋方案时，在设计荷载的作用下，孔口周围仅在局部区域发生开裂，最大开裂深度约0．5m；在内水压力超载系数为2．8时，孔顶钢筋开始屈服，孔顶混凝土形成数道纵深裂缝，这时孔口达到了极限承载力状态。     

盾构隧道施工引起地层位移的复变函数修正解

为了获得盾构隧道施工引起的地层位移变化,利用复变函数求解了基于位移控制边界条件下盾构隧道开挖后的解析解。在计算分析过程中,引入位移释放系数,充分考虑了衬砌滞后于开挖面的位移过程,并通过设置位移约束点对理论计算解进行了修正,获得了更为准确的地表相对位移。选取4例实际盾构隧道工程实例,分别考虑4种典型洞室位移边界条件,将该理论计算得到的地表位移初始解和修正解与现场实测数据进行对比,结果表明：在各种洞室位移边界条件下,修正后得到的地表位移值与实测值的吻合度均比初始解显著提高,其中以采用第4种位移边界条件计算得到的地表位移修正解吻合度最高。最后以第4种洞室变形为位移边界条件,分析了不同位移释放系数、隧道埋深以及隧道半径对地表位移的影响。结果表明：地表沉降与影响范围随着位移释放系数的增大而减小;地表沉降随着埋深的增加而减小,沉降槽宽度却随之增加;隧道半径越大,则地表沉降越大且影响范围越宽。     

开挖过程中隧洞围岩应力释放规律的数值研究

研究了三维计算模型中掌子面的推进位置与围岩位移释放系数间的关系,再结合二维分析中围岩应力释放系数与位移释放系数间的对应关系,得到了各典型类别围岩的应力释放系数与掌子面推进位置间的对应关系,得出了具有一般性的规律,并在现场监测中得到了验证,这将为工程设计的精确性分析和施工的及时性提供合理的依据,同时也为今后有限元的分析提供了有价值的参考。     

耦合河道防汛预警机制的水电站调峰运行模型

为缓解水电站调峰运行中未能充分保障下游河道防汛安全的难题,以发电计划为指导,构建了以协调系数为处理方式的耦合河道防汛预警机制的水电站调峰运行模型,并提出了相应求解算法。将所建模型应用于某水电站典型日调峰运行中,获取了不同调度策略的河道预警次数、弃水流量变幅总和、出库流量变幅总和3项指标数值。结果表明:协调系数影响着模型计算结果,以指标重要性排序法获取的河道预警次数有所减少,水库闸门运行压力有所缓解,可为水库调度安全管理工作提供技术支撑。     

基于能量原理与中间主应力效应的新岩石强度准则探讨

能量转化是物质物理过程的本质特征,分析岩石破坏过程中的能量变化规律及其与强度和整体破坏之间的联系,更有利于反映外荷载作用下岩石强度变化与整体破坏的本质特征。从能量耗散与能量释放的角度,基于前人研究成果及中间主应力效应,提出了岩石能量释放基于应力分配的一般形式,并结合最小主应力对能量强度准则进行了分析,提出了新的强度准则。研究表明运用能量原理研究中间主应力效应是可行的;在最小主应力一定时,能量释放分配系数与岩石极限强度成线性关系,且随着能量释放分配系数的提高,岩石极限强度逐渐降低;新的能量强度准则可以充分考虑中间主应力的影响,从而可以弥补岩石常规破坏判据的不足。     

Relative roles of resuspended particles and pore water in release of contaminants from sediment

Sediment layers containing contaminants play a significant role in environmental hydrodynamics. Experiments were conducted in order to characterize the relative roles of resuspended particles and pore water under different flow and sediment conditions. A conservative tracer （NaC1） and a reactive tracer （phosphate） were used as contaminants in the bottom sediment in a laboratory flume. The mixing between the overlying water and pore water occurred over a short time while the desorption of contaminants from fine-grained resuspended particles lasted a relatively long time. The effects of resuspended particles and pore water on the variations of release flux and concentration of contaminants in water with time under different hydrodynamic conditions were quantified. The results show that pore water dominated the initial release flux, which could be several orders of magnitude greater than the flux due to molecular diffusion. Flux contribution of desorption from sediment particles in the latter release could be equal to what was seen from pore water in the initial stage.