悬栅消力池压强特性研究及优化

为了解决悬栅消力池由于时均压强过大产生底板失稳及悬栅压强破坏的问题,采用数值模拟的方法,在设计及校核流量下,对4种不同布置形式悬栅消力池内水位差及压强场进行研究,并在稳水效果较好的方案4基础上提出趾墩-悬栅联合及圆化悬栅2种消力池优化方案。结果表明,趾墩-悬栅联合优化方案相较于方案4在设计及校核流量下,底板时均压强最大分别降低63%、50%,有效降低了消力池内悬栅上表面C与下表面D之间的时均压强差值■;圆化悬栅优化方案可使悬栅处总压强分布更加均匀,避免悬栅局部破坏。故针对有压强要求的大流量悬栅消力池,建议选择趾墩-悬栅联合辅助消能工消能方式。     

沉沙池S型集沙涵结构优化研究

沉沙池是农业灌溉工程中的重要水利设施之一,对降低水流含沙量、提高水流利用率有着重要作用。为提高沉沙池排沙效率,在渭干河干渠S型沉沙池结构基础上设计了直线型集沙涵结构,通过原型观测试验结果,与物理模型试验和数值模拟相结合,明确了S型和直线型集沙涵水流水力特性。试验结果表明,Fluent软件可有效模拟局部沉沙池运行过程,由于S型集沙涵末端水流流速较小,导致集沙涵内泥沙出现淤积,直线型结构则能有效提高集沙涵内整体水流流速,集沙涵末端廊道内水流流速从0 m/s提升至0.4～0.7 m/s,从而提高沉沙池排沙效率。该研究可为优化沉沙池结构、提高沉沙池排沙效率提供科学依据和技术支撑。     

低弗劳德数梯形墩-悬栅消力池水力特性

针对大单宽流量、低弗劳德数消力池内消能问题,通过物理模型试验方法,对比分析消力池内加设梯形墩和悬栅消能工后水力特性和消能效果,优化梯形墩-悬栅消力池布置形式。结果表明：在低弗劳德数水流条件下,梯形墩-悬栅联合消能工断面水深分布均匀,消力池底板沿程压力分布梯度和时均压力分布系数波动幅度较小,整体稳定性较优;动能修正系数基本保持在1<α<2的范围内,可有效改善入池断面流速分布;消能率由传统消力池的52.25%、70.37%、75.89%分别提升至56.74%、75.95%、79.22%;梯形墩-悬栅消力池内悬栅单排等间距、高度与尾坎同高布置时,梯形墩呈双排交错形式布置在距池首0.35L左右处对于整体流态改善明显,消力池出口流速可降至0.4 m/s,消能率提高至59.63%、76.12%、79.37%,研究结果可为同类工程的底流消能问题提供一种新思路。     

碱激发粉煤灰-钢渣粉协同固化膨胀土力学特性与微观机理研究

针对北疆供水一期工程的膨胀土受干湿-冻融循环作用引起力学特性劣化诱发的工程灾变问题,本工作采用钢渣粉、粉煤灰两种工业废渣作为固化材料,NaOH作为碱性激发剂对膨胀土进行改良,通过开展无侧限抗压强度、直接剪切、侧限压缩、SEM扫描电镜和X射线衍射试验,探究碱性激发工业废渣固化膨胀土的力学特性和微观结构机理。试验结果表明：(1)随着不同改良试剂的依次加入,孔隙结构得到改善,黏聚力不断增大,当粉煤灰质量掺量约为15%,钢渣粉掺量约为18%,烧碱掺量约为5%时,改良的膨胀土结构整体性最为致密,黏聚力达到峰值,土体抗压抗剪强度达到最高,固化效果最为显著。(2)最优配合比的改良土随着养护龄期的延长,生成的水化硅酸系列凝胶增多,胶结程度增强,孔隙含量减少,土体密实性和整体结构得到明显改善,抗压和抗剪强度均有较大幅度的提高,说明龄期对改良土体强度的形成有大幅度的影响。(3)通过对不同试验材料掺量下最佳改良土体的微观机理分析,可知随钢渣粉和烧碱的加入有针棒状的水化硅酸钙以及无定形状的硅铝酸盐凝胶物质生成,胶结联结土颗粒形成团聚体,颗粒间接触点增加,土体结构稳定性增强,从宏观力学行为上表现为固化土体整体强...     

不同滤网条件的微压过滤冲洗池过滤性能研究

为探讨微压过滤冲洗池采用不锈钢和腈纶滤网作为过滤元件的过滤性能,以过滤时间、拦截泥沙质量及泥沙去除率为评价指标,在水流含沙量为0.66 kg/m³和流量为5.0 m³/h条件下分别开展了物理模型试验。试验结果表明：在水箱水深变化方面,腈纶滤网存在水深恒定、水深快速增加及水深急速增加3个过滤阶段,而不锈钢滤网没有水深急速增加阶段;两种滤网的水深恒定时间相差不大,但不锈钢滤网的过滤时间略大于腈纶滤网;腈纶滤网拦截泥沙质量大于不锈钢滤网,且腈纶滤网能拦截到更小粒径的泥沙;腈纶和不锈钢滤网的泥沙去除率分别为61.10%～83.50%和44.00%～62.05%,前者是后者的1.35～1.42倍。综合考虑各项指标认为腈纶滤网更适用于微压过滤冲洗池,试验成果可为微压过滤冲洗池的深入研究提供理论依据和技术支撑。     

新疆喀什市灌区自动化测流设备选型

为推进喀什市灌区水利信息化的发展,结合喀什灌区渠道实际情况,对多种测流设备进行选型研究。结果表明：在喀什市灌区干、支渠宜选用雷达表面测流设备、斗渠宜选用电磁式全渠宽测流设备,通过灌区当地进行的自动化测流方式和人工测流方式的测流数据对比试验,两者测量的水位流量关系曲线接近,最大误差不超过10%,两种自动化测流设备稳定可靠,对测流设备在灌区的应用具有参考意义。     

硫酸盐侵蚀作用下低热水泥浆体退化行为研究

低热水泥广泛应用于水工混凝土,抗硫酸盐侵蚀是其耐久性设计的重要指标之一。采用硫酸钠溶液全浸泡试验法,对比研究了低热水泥基净浆试件与普通水泥净浆试件孔隙率、硫酸根离子分布、膨胀率、抗压强度和维氏硬度等物理、力学性能演化规律,对其侵蚀退化行为和损伤机理进行了分析。结果表明：硫酸钠溶液环境下低热水泥浆体的抗侵蚀性能优于普通硅酸盐水泥,掺入30%粉煤灰可提升其抗侵蚀能力。低热水泥浆体沿其侵蚀方向可由表及里分为损伤区、增强区、侵入区和完好区,维氏硬度指标能够较好地表征水泥石损伤时变行为。     

糙条对溢洪道连续弯段水流特性的影响

为探究溢洪道连续弯段水流特性及糙条消能工水力学特性,通过开展27组正交模型试验,结合消能率和超高变异系数筛选最优工况,采用RNG k-ε紊流模型与体积分数法（volume of fluid,VOF）对布设糙条和不布设糙条的溢洪道进行水流特性数值模拟对比研究。结果表明：糙条的布设使溢洪道沿程水深增加且变化剧烈;糙条能够抑制菱形波和折冲水流的产生,通过改善两弯段流态使水面均匀性提升38.0%和44.7%;布设糙条后,两弯段纵向流速均值被降低了45.16%和44.83%,各断面凹岸纵向流速的最大值沿水深下移;糙条的存在加剧了水流紊动,使两弯段纵向紊动强度均值增加了117.98%和71.05%,纵向紊动强度集中在凹岸衰减、凸岸增强,且各断面凹岸的最大值沿水深上移;糙条增大了床面动水压力,减小了两岸压力差,对压力分布形式有显著改善效果,有助于保护底板和边壁不易被冲蚀。研究成果可为溢洪道连续弯段设计及安全运行提供参考。     

基于KY PIPE的管道输水工程停泵水锤分析及防护方案研究

当长距离有压输水工程因事故突然断电停泵时,易产生停泵水锤,危害输水系统的安全运行。为减轻停泵水锤对泵站等管道输水系统的危害,基于实际工程,使用KY PIPE 2022软件建立了相应的水锤计算模型,通过数值模拟探究输水系统停泵水锤水力过渡全过程,讨论了两阶段缓闭式止回阀不同关阀程序和气囊式空气罐不同布置方式对水锤防护效果的影响规律。结果表明,止回阀两阶段关阀程序优于线性关阀程序;对于管线前端负压较轻的输水工程,气囊式空气罐在管线中部串联布置相较于首尾布置有更好的经济性和可行性。气囊式空气罐、空气阀和两阶段缓闭式止回阀联合防护方案可有效抑制水泵倒转和水体倒流现象,有效控制管内最大正压和负压,使各项关键参数满足规范要求。     

新疆和田地区地下水“三氮”污染特征及健康风险评价

为探明新疆和田地区地下水“三氮”污染的现状及其对当地居民健康的影响,对采集的76组地下水水样中的NH₄⁺—N、NO₂^-—N和NO₃^-—N的浓度进行检测,通过统计分析地下水“三氮”的污染特征,采用健康风险评价模型在饮水暴露途径下,进行地下水“三氮”对不同人群的非致癌风险评估。研究结果表明：和田地区地下水中NO₃^-—N的污染程度最大,超标率为2.63%,对不同人群人体产生的非致癌风险指数范围为0~8.438×10^-1（成人）和0~2.360（儿童）;其次为NH₄⁺—N,超标率为1.32%,对人体产生的非致癌风险指数范围为0~3.689×10^-2（成人）和0~1.032×10^-1（儿童）;NO₂^-—N无超标点,非致癌风险指数范围为0~8.573×10^-3（成人）和0~2.398×10^-2（儿童）。研究区地下水中NH₄⁺—N和NO₂^-—N对人体产生的非致癌风险均在可接受范围内,NO₃^-—N对人体产生的非致癌风险应引起重视,且对儿童的影响大于成人。本次研究可为当地地下水污染风险防控提供理论依据。