非均匀沙起动条件探讨

在考虑水流条件、床沙组成的基础上,通过对泥沙颗粒受力分析。建立了滚动平衡方程式,得出了非均匀沙 分级起动切应力公式。在建立公式的过程中考虑了床沙非均匀性的影响。定义了附加作用力G,并将其引入公式中。 通过实验数据的验证表明公式的计算结果与实验数据符合良好。     

“研究生论坛”稿件--新型水力翻板闸堰孔混合泄流能力研究

采用概化模型试验探讨了新型水力翻板闸门的堰孔混合泄流能力,得到了开度、流量、水位的相关关系,提出了一种计算水力翻板闸堰孔混合泄流能力的新方法——修正系数法。试验成果表明,常用的综合流量系数法有较好的精度,其中,多项式拟合最优,线性拟合其次,指数拟合相对较低;修正系数法较常用的综合流量系数法具有更好的精度及实用性。该研究成果为新型水力翻板闸门的设计及应用可提供一定的参考价值。     

植被作用下的弯曲复式河槽漫滩水流2维解析解

研究植被作用下的弯曲复式河槽流速分布对于确定其过流能力、泥沙输移、河床变形、滩岸保护有着十分重要的作用。作者研究了有植被的弯曲复式河槽中的垂线平均流速横向分布问题,在动量方程中加入滩地植被引起的拖曳力项,并考虑弯曲主槽和二次流的影响,采用3种不同的紊流扩散项积分方法,得到了3种计算模型。运用英国FCF弯曲复式河槽试验资料对模型进行验证,结果表明,在不同区域选取合适的二次流系数K比仅考虑主槽中的K值能更好地预测流速分布;滩地种植植物后,主槽中的K值明显增大;3种模型的预测结果在滩地上基本相同,主要差别出现在主槽区和掺混区。通过比较分析不同模型的计算误差,得到了计算结果最优的模型。     

山区河道溃坝水流数值模拟

为了研究溃坝水流在山区河道中的传播,采用SPH方法来求解2维浅水方程,建立了溃坝水流数值模型.SPH方法由于是拉格朗日法,在处理对流主导的问题具有很好的稳定性与精度,且是无网格方法,无需划分网格和判定干湿网格,很好地解决了山区河道溃坝水流流速急,水位变幅大,动边界变化频繁,计算区域难确定等问题.采用该模型模拟了山区河道的溃坝水流,初步再现了溃坝水流的流动过程,分析表明模拟结果是合理的,因而采用SPH方法对溃坝水流进行模拟是可行的.     

来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响

摘要：针对山区河流的来沙条件的不确定性导致的河流形态变化的问题,根据J . G. Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨了来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8mm的粗沙后推移质的中值粒径先增大后减小相反。     

淹没植被群周围泥沙冲淤特性研究

受自然条件影响和上下游来输沙限制,河道中被淹没植被群周围床面一般呈两侧冲刷、尾部淤积的状态。通过水槽试验模拟分析了河道中植被群周围地形变化特征,研究了不同淹没度下植被群周围泥沙冲淤机理。结果表明,植被群高度不影响其内部与两侧侵蚀变化过程,但较高植被群加速了冲刷速率,促使两侧侵蚀区域向植被群后方延伸;同时在上游无来沙条件下,植被群高度的增大有效抑制了尾流区泥沙沉积。     

安谷水电站泄洪渠采沙方案优化设计

基于平面二维数学模型,采用数值模拟方法模拟了50年一遇洪水情况、不同开挖方案下安谷水电站泄洪渠的水流特性。结果表明,通过不断优化开挖方案,最终确定优化方案3为最优方案,该方案增加了行洪断面面积、降低了洪水位,有利于渠道行洪,开挖后对渠道消能防冲安全影响不大,且下游流速满足防洪标准。研究成果可为类似工程设计及应用提供参考。     

水深与卵石粒径同量级下的河道糙率分析

通过水槽试验,探讨了卵石河道糙率在水深与卵石粒径同量级情况下随不同比降、流量的变化规律.结果表明:对于同一卵石河床,糙率不为常数,糙率随着水深和断面平均流速的增大而减小,当h/d＞2.5时糙率趋于定值;当h/d＜2.5时,糙率随着水深和断面平均流速的减小而增大.     

非均匀沙卵石推移质输移随机特性研究

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流的条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程，采集到了更高精度、更长时间序列的输沙率变化过程，分析描述了输沙率统计变化对采样时间的依赖性。实测推移质输沙率的脉动现象十分剧烈，且当采样时间越小时，这种脉动现象越剧烈。来流为4300l/s，采样间隔分别为2min、5min与10min情况下，输沙率脉动值较平均值分别大约4.8倍、3.3倍与2.7倍；来流为5500l/s，采样间隔分别为2min、5min与10min情况下，输沙率脉动值较平均值分别大约3.2倍、2.1倍与1.9倍。卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值均随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而减小。利用本次试验成果，通过多元线性回归得到的卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式可为工程应用提供参考。     

The characteristics of secondary flows in compound channels with vegetated floodplains

The experiments were conducted in compound channels with vegetated floodplains for investigating the influence of vegetation types on the characteristics of secondary flows. In terms of the streamwise and transverse velocities and the depth-averaged velocity, the secondary flow coefficient, M , is proposed, with good physical meanings, and it may characterize the rotational direction and the intensity of the secondary currents. The experimental results show that, for the cases without vegetation and with grass, the rotational directions of the secondary flows are all anticlockwise while for the cases with shrubs, they are all changed to the clockwise direction in the whole cross-section. However, when trees are planted, the secondary flows rotate in the anticlockwise direction in the main channel and in the clockwise direction on the floodplain. In addition, for all cases, the intensities of the secondary currents on the floodplain are stronger than those in the main channel.