三峡工程中的几个环境水力学问题

对三峡工程环评阶段的几个环境水力学问题，如扩散能力和污染带影响，库区ＢＯＤ５负荷的影响，泥沙对水质的影响、水温预测、河口径流的变化和盐水入侵等进行了述评，指出了存在的问题和进一步研究的方向和意义。     

方圆形无压隧洞水力最佳断面的确定

运用高等数学多元函数微分学理论推导给出极值条件方程及其数值解成果。研究方圆形无压隧洞水力最佳断面问题，若余幅参数k既定，则相应的水力最佳断面可一次设计成功。     

长距离输水渠道冰期运行控制研究

高纬度地区的渠道在冬季往往采用冰盖下输水,保证冰盖的稳定性是渠道冬季安全输水的前提条件。目前,渠道在冬季的运行控制多依靠经验,开展长距离渠道冰期运行控制研究对实现冰期安全输水是十分重要的。利用数值模拟的方法分析了长距离输水渠道的冰情和水情的变化过程,根据渠道内的冰情演变特性,提出冬季渠道应采用闸前常水位方式运行。鉴于气象预报以及冰情预报可能存在的不确定性,提出采用水位-流量串级的反馈控制算法,建立了渠道冰期运行控制模型,并在控制器内加入解耦环节,以提高渠道的控制效果。并通过南水北调中线干渠的数值模拟实验,对渠道冰期运行控制模型的控制效果进行了验证。结果表明,该冰期运行控制模型可以实现渠道冬季安全、适时、适量的供水目标。     

TVD格式在上游调压室水击数值模拟中的应用

为了模拟含上游调压室水电站的水力过渡过程,采用TVD格式求解水击方程,并结合调压室系统的基本方程组和给定的边界条件来模拟水击压力变化。将此方法用于工程实例,其计算所得的水头与实测水头相吻合;并将计算所得的水头与MacCormark 格式和Lax-Friedrichs格式的计算结果比较,结果表明：TVD格式能有效模拟含上游调压室的水击现象,其结果具有耗散性低,不产生虚假数值震荡,计算精度高等优点。     

我国生态水利研究进展

阐述了生态水利的内涵和研究方向认为生态水文学、生态水力学、水利工程的生态环境效应评价等是生态水利发展的理论基础。生态水利的理念首先应反映在水利工程的规划与设计中,强调水利工程在满足人类社会需求的同时,需要兼顾水域生态系统的健康和可持续性;对已建工程带来的负面影响可通过栖息地的恢复和重建、水体生态修复、生态调度和水体的连通性的改善等来解决。分析了河道和流域栖息地生态修复的措施,总结了生态需水量的估算方法,辨识了水系连通性的含义以及需要研究的关键问题,最后展望了生态水利的发展趋势,指出未来需要加强的研究方向有:水文情势-生物响应关系的基础研究、水利工程生态效应评估的科学性与统一性等。     

南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响

分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。     

考虑底坡影响下的明渠恒定非均匀流水力计算公式研究

考虑底坡影响的条件下,利用均值不等式对明渠恒定非均匀流最小断面比能和临界水深的计算公式进行改进,并附以算例验证。通过对改进前后两种方法的比较,结果表明:采用改进后的计算方法较之传统计算方法得到的临界水深偏大,最小断面比能偏小。改进后的公式利用均值不等式理论简化了计算过程,且考虑底坡影响下的结果更为精确,可靠度更高。这一改进过程从理论上阐述了数学方法在水力学分析中应用的可行性,同时也为水力学课程教学与工程实际计算提供了新的指导思路和简便的解决途径。     

缓坡条件下掺气坎后空腔长度的试验研究

掺气坎后空腔长度是检验掺气效果的一项重要指标,主要受掺气坎体型(即坎高和挑角)、水力条件、空腔内负压以及空气阻力等因素影响。通过物理模型试验研究了缓坡条件下水槽底坡、掺气挑坎体型对空腔长度的影响,弗氏数Fr、雷诺数Re、韦伯数We三者分别与空腔长度的关系,并分析了缓坡条件下空腔长度随Fr波动这一试验结果产生的原因。最后运用杨永森公式对空腔长度进行了计算,并分析了计算值与试验值之间的误差和相关性。研究成果可为优化掺气设施设计和完善计验算经公式提供参考。     

丁坝坝头局部冲深计算方法综述

在查阅大量文献资料的基础上，归纳出目前用于计算丁坝坝头局部冲深的计算方法主要有三大类，分别为经验公式、半理论半经验公式及其它公式，并列出了每一类中有代表性的计算公式。用各家公式对东江下游典型丁坝局部冲深进行计算，并分析了计算结果。同时指出了这类公式在应用中需要注意的问题及进一步研究的方向。     

三维有自由表面问题的数值模拟研究

本文采用求解三维弱可压流动模型及带浮力修正的Ｋ－ε两方程湍流模型的方法，用有限差分法数值求解，研究了有密度差的污染物在复杂流场中的对流扩散规律。文中给出一种简单而有效的处理自由面边界的方法，并详细地给出一个三维弱可压的流体动力学计算方法，数值计算表明本文的方法能较好地给出自由面的变化规律、流场的非定常过程及预测了污染物的对流扩散规律。