岸坡崩塌条件下弯道环流与水流剪切力的变化特征

河岸崩塌(又称为崩岸或塌岸)是水动力作用下岸坡失稳的一种主要形式,属于一种典型的水力与重力的复合侵蚀。本文采用黄河上游宁蒙河段的磴口黏性河岸沙为实验用沙,通过实施8组弯道水槽实验模拟塌岸过程与河道冲淤演变过程,重点观测并分析崩塌近岸水位、流速、颗粒粒径及河床冲淤形态等水力-泥沙-河床三方面因子变化特点,揭示黏性岸坡崩塌过程水流剪切力分布特征及其对河道冲淤形态影响机制,结果显示崩塌体头尾部的剪切力突增,形成较大剪切力区,尾部剪切力大于头部剪切力,尾部形成涡流,流速分布混乱,加快崩塌体的分解和崩塌进程。实验进一步揭示了崩塌过程河床形态对水流剪切力的响应关系,为建立崩塌河段泥沙输移模型提供了基础依据,并可供河道整治工程规划设计参考。     

石质急流滩水力特性概化试验研究

根据溪口型急流滩概化滩段的水槽试验，分析了急流滩段流速与水位的分布和沿程变化等水力特性，阐述了滩段水力特性与地形的关系，以及影响滩情的主要因素，讨论了计算滩段水面线中确定局部阻力系数的方法，     

Do Hydropeaking Flows Alter Juvenile Fish Growth Rates? A Test with Juvenile Humpback Chub in the Colorado River

Riverine ecosystems have been altered in many large catchments by dam development to provide water, power, flood control and navigational benefits to humans. Conservation actions in these river ecosystems are commonly focused on minimum releases of water to downstream ecosystems. Increasingly minimum release approaches are being replaced with ‘experimental’ flows that mimic natural conditions in order to benefit riverine ecosystems. While these new policies are intuitive in their design, there is limited data of how riverine ecosystems actually respond to more natural flows. A test of more natural steady‐flow water release was compared with typical fluctuating hydropower flows in the adaptive management programme at Glen Canyon Dam, Arizona, during 2008–2011 to assess growth improvements of endangered juvenile humpback chub Gila cypha. Our results are counterintuitive and show that more natural steady flows reduced growth rates of juvenile humpback chub compared with fluctuating flows when both treatments occurred within the same year. Daily growth rates during steady flows of 2009 and 2010 were 0.05 and 0.07 mm day^?1 slower, respectively, than fluctuating flows those same years, despite similar water temperatures. Juvenile humpback chub also grew more slowly during steady flows that occurred in the same season. During the summer, juvenile humpback chub grew 0.12 and 0.16 mm day^?1 in fluctuating flow regimes in 2009 and 2010, respectively, and only 0.07 mm day^?1 in the experimental steady flow regime in 2011, despite higher water temperatures. Our results suggest that optimal conservation management policies for endangered species in regulated rivers may not always be achieved with more natural flows. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

汛期分期变点分析方法的原理及验证

 目前常用的汛期分期方法存在一定的主观性,划分汛期也不够精确,为此提出了用于汛期分期计算的3种变点分析模型：基于日最大值取样的均值变点分析模型、基于超定量取样的概率变点分析模型以及基于年最大值取样的概率变点分析模型。应用统计试验方法对这3种汛期分期模型进行效率评价与比较,结果表明：3种方法都可以客观、精确地进行汛期分期计算,在一定程度上避免了分期中的主观随意性;其中以基于超定量取样的概率变点分析模型具有较好的无偏性和有效性,最适宜在汛期分期计算中应用。     

超厚水泥稳定碎石基层室内试验及数值模拟分析

为了研究细观层次下碎石混合料中裂纹的产生发展及应力应变分布情况,以水泥碎石基层为研究对象,依托望谟至贞丰公路超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工项目,进行原材料选择与检测。首先利用规划求解法进行混合料配合比设计得出最优配比;然后进行室内击实试验获得最大干密度与最优含水量,并进行无侧限压缩试验获得无侧限抗压强度,再利用灰色关联法获得原材料对混合料7 d无侧限抗压强度的关联度大小;最后利用有限元分析软件ANSYS对水泥碎石试件在单轴受压及抗折情况下碎石混合料中裂纹的产生、扩展及贯通的全过程以及应力分布情况进行模拟,通过与无侧限抗压强度试验结果对比,证明了此数值模拟方法的可靠性和合理性。结果显示:随水泥剂量的增加,水泥稳定级配碎石混合料最佳含水量及最大干密度随之增加;混合料水泥剂量与水泥碎石基层混合料7 d无侧限抗压强度之间的关联度4.75 mm碎石集料筛孔处的通过率混合料含水量;竖向受压过程中随着水泥剂量的增加,混合料试件破坏时的最大位移逐渐增加,且应力集中更加明显,骨料的破坏程度随之增大;混合料抗折破坏过程首先始于大粒径碎石骨料的水泥与碎石骨料界面过渡区,然后逐渐扩展,水泥剂量越大,混合料抗折能力越强,但应力集中越明显。     

水煤浆在渐缩管中局部阻力特性的数值试验

针对质量浓度为57.08%神华水煤浆,利用管流法和旋转粘度计法测得其流变模型。运用FLUENT软件提供的非牛顿流体模块对水煤浆流经渐缩管进行模拟计算,比较计算压差和实验压差,证明计算模型的正确性。基于计算模型的正确性,对水煤浆在渐缩管中不同流速、不同渐缩角度的工况下进行数值试验,得出局部损失系数与雷诺数和渐缩角度的经验公式;在渐缩角度不变的情况下,改变渐缩管长度与渐缩管进口端直径比率,得出各个相应比率下的局部损失系数与雷诺数的关系。     

均匀动态规划方法及其在水电系统优化调度中的应用

动态规划(Dynamic Programming,DP)是求解多维多阶段复杂决策问题的有效方法,然而维数灾问题极大地限制了它的应用。为缓解这一问题,结合均匀试验设计提出均匀动态规划(Uniform Dynamic Programming,UDP)。UDP以DP为基础框架,将各阶段不同维度离散状态的组合视为多因素多水平试验,利用均匀设计表从全部状态变量中优选少数极具代表性、在可行域内均匀散布的状态变量进行计算,大幅降低各阶段状态变量集合基数。分析表明,UDP空间复杂度和时间复杂度由DP指数增长分别降至线性和平方增长,存储量和运算量显著减少,同时澜沧江梯级水电站群仿真测试结果验证了UDP的高效性和实用性。     

水布垭水电站高垂直大电流封闭母线技术分析

水布垭水电站由于地质条件和布置空间等因素，大电流封闭母线采用了超长，高垂直的布置方案，垂直段长达118m，在国内是首次应用。通过实验得出垂直母线在竖井中的温度变化近似“仿锤形”，温度最高点出现在母线中部一段的结论。为了克服热胀冷缩，垂直母线采用分段软连接方式；通过选取支撑绝缘子适当的布置跨跨可防止母线的共振，在母线外壳内充微正压的干燥空气可防止外界潮湿空气进入母线内，可解决母线凝露问世，保证了母线的绝缘水平，这些技术措施对类似水电站的母线布置都有一定的参考价值。     

风洞边壁对挟沙气流流速分布的影响

鉴于现有挟沙气流流速分布研究中对风洞边壁影响的认识不足，本文通过改变风洞宽度的方法对风洞边壁的影响进行了探索性实验研究。在五种宽高比条件下，对风洞断面挟沙气流流速分布进行了测量。发现风洞边壁对挟沙气流流速分布有较为明显的影响。在风洞宽度比相同的条件下，断面内中垂线上的有效粗糙度系数大于其它垂线上对应的系数。从靠近边壁的垂线到断面中垂线，各垂线对应的跃移层内区及外区流速分布的上界高度、气流摩阻速度均逐渐增大。随着风洞宽高比的减小，断面内中垂直线上的气流摩阻速度与自由流速的比值以及受风洞边壁影响的气流厚度均增大。