光滑明渠非恒定流传播速度实验研究

建立了一套高精度的明渠非恒定流实验系统,并通过40组水槽实验研究光滑明渠内正弦型连续非恒定流的传播速度.实验表明,明渠非恒定流的传播速度为非恒定流波峰时的流速和微波波速之和.通过相关分析拟合得出的公式计算结果与实测数据吻合较好.拟合公式能较好地反映非恒定流传播特性.     

一套非接触式的明渠非恒定流测量技术

本文建立了一套自动控制的非接触式明渠非恒定流测量系统,开发了水位、流量及PIV的同步触发控制程序,由电磁流量计、超声水位计实时监测流量和水位变化过程,通过PIV流场仪进行流场测量,突破了以前非恒定流试验测量仪器反应速度慢、对水流有干扰的限制。     

明渠非恒定流下输沙对比研究

明渠非恒定流下的输沙是河流泥沙运动力学的基础问题。针对现阶段水库下泄、山洪暴发引起的非恒定流对泥沙的影响与恒定流下不同,利用现阶段国内外的非恒定流输沙数据进行对比分析,发现各研究者未得到一致结论,因此非恒定流及对应的输沙仍处于起步阶段。通过定义了一个新的非恒定系数,将各个研究者的数据进行对比整合,找到了非恒定流与输沙的普遍规律。     

光滑明渠非恒定流量变化规律研究

建立了一套高精度的明渠非恒定流试验系统,并通过40组水槽试验研究光滑明渠内连续非恒定流传播过程中的流量变化规律。试验表明:1)非恒定流在传播过程中,当周期较长时,出口处的波峰流量趋近于进口处最大流量Qmax,波谷流量趋近于进口处最小流量Qmin;2)周期较小时,出口处的波峰、波谷流量均趋近于进口处的平均流量Q;3)在非恒定流传播过程中平均流量Q沿程保持不变。通过对40组试验结果分析,得到了明渠非恒定流传播时波峰流量Qmax及波谷流量Qmin的计算公式,相关分析表明两式均具有较好的精度。     

明渠恒定均匀流流速垂向分布研究

恒定流是明渠水流基本原理研究的重要课题,水流的动力特性决定了泥沙的沉积和悬浮,河床底部侵蚀和沉积的演变,是水动力机理研究的重点。为了进一步讨论明渠平均流速剖面和恒定流摩阻特性,文章结合理论分析和实验研究,基于粒子图像测速仪(PIV)水槽实验系统,探究不同工况下恒定流流速剖面、紊流度和底边界层厚度等参数的变化规律。结果表明:(1)沿轴向,紊流度与平均流速成正相关,随着总水深的增加,紊流度沿垂向变化变缓。平均流速和比降的增大,都会使紊流度曲线右移。随着比降的增大,平均流速所引起的紊流度的增大幅度越小。但是,平均流速对比降引起的紊流度的增大幅度影响不大。(2)总水深较小时,平均流速对底边界层厚度的影响较大,总水深较大时,总水深对底边界层厚度的影响更明显。     

船闸泄水的非恒定流特性及通航安全措施

闸室泄水将导致引航道内生成复杂的水流流态,给船舶停靠及航行造成安全隐患。通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区纵向流速为0.56 m/s,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响。延长泄水阀门开启时间可降低泄流过程中的流量峰值,使得引航道内最大水面比降、最大流速、水面波动幅度有所减小;植物护坡能够有效削减泄水波、船行波能量;空箱结构护岸可以有效降低水流对岸壁的冲击力、削减水波动能,保护航道护岸及人字门;空箱护岸长度越长,水流改善效果越明显。     

基于变频器原理的非恒定流生成技术

本文基于变频器原理建立了一套明渠非恒定流控制系统,通过计算机不断调节变频器频率来控制水泵转速产生连续的非恒定流过程。该系统不但能生成连续的周期性非恒定流过程,而且稳定性较好,较大程度改进了非恒定流的控制技术。     

金沙江宜宾段非恒定流过程及传播特性

金沙江、岷江的非恒定流调节过程较为复杂,在宜宾汇合后形成新的非恒定流向下游传播。通过近年实测资料,分析金沙江、岷江非恒定流特征及汇合效果。结果表明:宜宾段非恒定流特征与向家坝电站下泄非恒定流的符合度更高,岷江的非恒定流无典型过程;宜宾段水位变幅和金沙江、岷江水位变幅存在线性关系;涨幅在1.7 m左右,起调水位在1 m左右的泄水波可作为宜宾段非恒定流过程的典型代表,其在下游的传播速度沿程基本保持一致,衰减幅度随着距离的增加而减小。     

三峡升船机下游引航道非恒定流波动特性试验研究*

通过1:80的三峡枢纽及下游引航道整体物理模型研究了典型的大坝泄洪、电站调峰、船闸泄水及其叠加工况下的升船机下游引航道非恒定流波动特性。结果表明：三峡枢纽下游引航道内的水位波动是引航道波流运动和两坝间流量差引起的河道涨、落水长波耦合叠加的结果。枢纽进行百年一遇洪水调节时升船机下闸首水位波动最大小时变幅061 m/h。当大坝泄洪单次调节流量小于2 000 m3/s时,升船机下闸首水位波动小时变幅小于042 m/h。电站调峰运行时,升船机引航道水位波动首波幅值随流量变幅和变率的增大而增大,最大小时变幅则取决于流量变幅和两坝间净流量大小。船闸双线同时泄水时升船机下闸首水位最大小时变幅018 m/h,基本不影响升船机运行。     

安康枢纽下游非恒定流数学模型研究

采用有限元方法,将流量和水位相耦合,采用水位修正算法计算水位,建立了一维非恒定流数学模型.将该模型应用到汉江安康电站坝下至白河160 km河段的恒定流与非恒定流计算和验证,结果表明该模型准确、可靠,可以进行实际应用.     

汉江石泉枢纽下游非恒定流数学模型研究

汉江石泉枢纽运用后,其下游河道受日调节影响,水位陡涨陡落,碍航情况严重。文中建立了一维数学模型,利用汉江石泉水文站至汉王城68 km河段非恒定流资料对模型进行了验证,计算结果表明该模型稳定性好、准确可靠。选择石泉水文站若干个下泄过程组合概化了一种新的下泄过程,该下泄过程满足河道最低通航保证率的要求。     

非恒定流作用下的抛石丁坝可靠度研究

航道整治建筑物中的抛石丁坝水毁现象十分严重,其可靠性及使用寿命难以准确预测。针对这一问题,以非恒定流流量过程为控制条件,通过水槽物理模型试验,对"流量过程和最大冲深"这一组合进行了试验研究和计算方法研究,定义出抛石丁坝失效准则,采用基础统计理论,得出流量过程和最大冲深相结合的可靠度及使用寿命预测的概率模型计算方法。该方法对完善航道整治建筑物可靠度研究有一定的借鉴意义,还可为航道管理部门提供参考。     

船闸中间渠道非恒定流特性与调节池改善措施探讨

中间渠道为分散梯级船闸间,两端封闭的特殊渠道。通过1:40水工模型试验,研究了船闸灌泄水非恒定流在规则渠道内的波动特性,对调节池改善措施,进行了调节池型式及位置与波浪运动的关系研究,提出了最优布置方案。     

三峡下游非恒定流的数值模拟

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。     

非恒定流条件下边滩冲刷机理试验研究

滩体是构成河道的重要组成部分,在稳定枯水航槽和控制航道格局等方面有着重要作用。因此在航道整治过程中,对滩体的保护与控制尤为重要。依托长江中游航道,通过非恒定流水槽概化模型试验,观测边滩滩体上不同位置处水流加速度,分析边滩的受力及冲刷原因,得到水流对边滩冲刷力的横向和纵向分布规律及边滩易冲刷部位变化特点。研究成果对长江中游航道整治边滩守护工程具有一定的理论指导价值。     

运东船闸下游引航道非恒定流模型试验

针对运东船闸扩容工程,通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区水面纵向流速为0.62 ms,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响,下一步应研究合理、可行、有效的工程或非工程措施以改善通航水流条件。     

非恒定流桩墩等效糙率

在考虑桩墩对流场影响的数值模拟中,等效糙率法是桩墩概化所采用的主要方法之一,其等效糙率的计算对模拟效果产生直接影响。文中以单个桩墩为例,通过理论推导得出桩墩等效糙率的公式形式及其主要影响因素,结合数学模型确定非恒定流下不同工况条件下的等效糙率,采用量纲分析法和全潮均方根流速的方法,研究非恒定流下网格面积,水深,流速,桩径对等效糙率的影响并拟合出桩墩等效糙率的计算公式,拟合效果较优、结构更为简单,同时也为多个桩墩(包括横向排列、纵向排列、横纵向排列的多个桩墩)等效糙率在近岸海域的应用奠定了基础。     

向家坝水电站日调节非恒定流的传播特征研究

水电站的调度运行改变了天然河道的水流条件,日调节引起的非恒定流导致坝下游河道的水位陡涨陡落、流速时大时小、流态时好时坏,对下游的航道维护、船舶的安全航行及港口、码头的正常作业等产生不利的影响。文章以向家坝水电站为例,按照其典型调度运行方式,建立几何比尺为1:100的物理模型,根据向家坝电站日调节试验在坝下游长河段所引起的的水位及流速等数据,总结出向家坝水电站日调节非恒定流的水位及流速在不同河段的传播特征,为研究电站日调节非恒定流对坝址下游长河段航道条件的影响提供理论依据。     

非恒定流垂线流速分布规律的初探

从雷诺方程出发 ,通过对非恒定流的沿程阻力损失在垂线上分布规律的修正 ,可获得非恒定流和恒定非均匀流垂线流速分布公式。若定义均匀流垂线流速分布为A型 ,则非恒定流或恒定非均匀流垂线流速分布一般为B型和C型。B型分布在主流区 ,分布梯度大于A型 ;C型分布与A型相反 ,分布梯度一般为负     

非恒定流作用下输沙率变化过程研究*

通航河流修建水利枢纽后,调峰发电下泄类似“人造洪峰”的非恒定流和含沙量趋近于零的清水,破坏了河流的平衡,给河床演变、航道整治技术等带来新的课题。通过水槽试验、理论分析等手段,研究枢纽下游非恒定流作用下均匀沙的起动与输移规律。研究认为：非恒定流作用下输沙率变化过程与水流条件具有不同步性,并与水流非恒定强度P有关,当P＞032时,水流参数峰值一般先于输沙率峰值;当P＜032时,水流参数峰值滞后于输沙率峰值。