葛洲坝过坝水流溶解气体超饱和数值模型研究

葛洲坝工程闸坝泄流促使下游河道水体中溶解气体浓度出现过饱和现象,为深入研究过坝水流溶解气体超饱和机理,建立了葛洲坝过坝水流的流动及溶解气体浓度计算的数学模型,并采用监测数据对模型参数进行率定,并对模型计算的可靠性进行了验证。结果表明:所建的数值模型能够真实描述葛洲坝坝身泄流运动的特点和溶解气体过饱和现象的发生,为进一步研究过坝水流溶解气体超饱和机理奠定基础。     

大坝下游水体溶解气体浓度超饱和模型研究进展

大坝泄水建筑物过流水体强烈掺气容易导致下游水体中溶解气体(TDG)浓度超饱和,使下游一定水深处的水生生物遭受气泡病的危害,因此有必要对大坝水垫塘内强紊动水体的气液传质问题进行研究.本文对国内外TDG浓度超饱和模型的发展进行了简要的评述,分析总结了TDG输运方程、气液双流体模型、气泡界面传质系数、传质面积、气泡直径、掺气浓度和有效饱和浓度等的研究进展及其优缺点.其突出的问题是对气泡动力学认识不够,气泡数量、气泡聚并与破碎、气泡尺寸、气含率和气泡速度的求解仍存在诸多假设和尚需实验验证的系数.预测模型发展受到湍流模型、气泡表征方法和TDG输运方程的限制.本文为更好地完善水体TDG浓度超饱和模型提供了参考和依据.     

泄水建筑物水流掺气复氧数值模拟

为了深入地认识泄水建筑物掺气水流的复氧过程,该文应用水气两相流混合模型计算了包括水垫塘在内的泄水建筑物水体的掺气浓度、流速、紊动粘性系数等特征参数。应用气泡界面传质理论建立了掺气水流的溶解氧对流扩散方程。不同试验工况的结果验证了掺气复氧数学模型的合理性和可靠性,表明该模型符合坝身泄流的特点,充分体现了过坝水流对大气的卷吸与紊动混掺。     

水体大气复氧能力研究综述

大气复氧是水体中溶解氧的一个重要来源,复氧能力的研究是正确确定水中溶解氧浓度的一个重要课题.通过对大气复氧理论简要分析,指出水体中存在大量气泡情况下,如大坝泄洪下游水体或波浪破碎水体中,不仅需考虑自由液面质量传输,更需考虑气泡界面传质.概括了水体自由界面传质和气泡界面传质计算公式,指出目前还没有一个公式对所有河流水体有较好适用性,而误差较小的公式,也可能漏掉了一个或多个主要的影响因素.引入水体中溶解氧的"有效"饱和浓度和气泡穿透水体的"有效"水深两个参数,指出水中溶解氧的饱和浓度与水深相关,水深越大,溶解氧的"有效"饱和浓度越大,水体中溶解氧浓度愈有可能超饱和.     

威远江水电站泄水建筑物消能方案试验研究

通过威远江水电站泄水建筑物的整体模型试验,研究了泄水建筑物消能工的消能效果,发现了其主要问题为溢洪道挑流坎挑流消能时,当泄流量较大时的挑距过大,挑流水舌不能与下游水流很好衔接.泄洪洞挑流坎挑流消能时,当泄流量较小时,挑距较短.经过试验研究提出了修改解决方案,并经试验验证得到较好的消能效果,为工程设计和施工提供了可靠的设计依据.     

泄水建筑物曲面边壁紊流数值分析

采用先进的数值计算技术求解完整的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，辅以双方程紊流ｋ－ε模型，并计入流线弯曲的影响，模拟泄水建筑物曲面边壁紊流的水力特性。实例计算结果与物理模型实测资料符合较好，证明该数学模型可用于预测泄水建筑物曲面边壁紊流的水力特性。     

三峡工程蓄水运用后水库泥沙淤积及坝下游河道冲刷分析

根据三峡工程蓄水运用后的实测资料,简述三峡库区泥沙淤积、坝下游河道冲刷,并与论证阶段的研究成果进行对比。分析认为三峡工程蓄水运用8年,水库泥沙淤积及坝下游河道冲刷等出现的情况尚在原预测范围之内,表明原预测的研究成果可行;本次实测与预测对比,在时间上略显短促,仍需今后观测并作进一步对比;今后应加强原型观测及有关研究工作。     

泄水工程反弧半径的研究

泄水建筑物反弧半径的选择是泄水工程设计中的重要问题之一。本文的目标就是探讨泄水建筑物反弧半径的计算方法。根据反弧段水流特性的分析,寻找出影响反弧半径的变量。进一步由量纲分析,给出泄水建筑物反弧半径的一般函数关系式。通过分析收集的大量原型观测和模型试验资料,建议了挑流,面流,戽流流态情况下计算泄水建筑物反弧半径的经验公式。结果说明,相对反弧半径是反弧水流Froude数的函数,随着Froude数的增加而增加。并讨论了泄水建筑物反弧半径的有关特性。本文建议的不同流态下泄水建筑物反弧半径的计算式形式简单,资料可靠。因此,可应用于挑流,面流,戽流流态情况下实际工程泄水建筑物反弧半径的计算与设计。     

浅析泄水建筑物的泄流能力

本文从泄水建筑物的研究重要性出发,描述了泄水建筑物的各种型式,而后是泄流能力的叙述,分堰流和孔流两部分。主题部分是分析泄水建筑物过流能力,从体现泄流能力的流量到流量系数的确定,还分析了影响泄水建筑物过流能力的一些因素。     

侧掺气空腔长度计算

对泄水建筑物过流面进行掺气是一种有效的减蚀措施.采用常规的底部掺气设施后,泄水建筑物下游侧墙仍易发生空蚀破坏,其主要原因是边墙存在掺气盲区.在底掺气的基础上设置侧掺气坎,形成较小的侧空腔能明显提高下游近壁掺气浓度,有效消除原掺气盲区.影响掺气设施掺气效率的一个重要设计参数就是空腔长度,对侧空腔长度尚缺乏计算方法,它的形成机理与底空腔不同.本文笔者通过考虑影响侧空腔长度的结构参数和水力学参数,导出了一种近似计算侧空腔长度的计算方法.     

Numerical Simulation of Dissolved Oxygen Supersaturation Flow over the Three Gorges Dam Spillway

<正>Introduction Since the Three Gorges reservoir started to store water in 2003, the strong turbulence in the water flow from the flood discharge has increased the mass transfer from the air to the water jets, which greatly increases the dissolved oxygen (DO) concentrations downstream.     

The planning and comprehensive utilization of Three Gorges Project

Abstract: As the most significant water project, the Three Gorges Project (TGP) was designed to take care of multiple objectives for water utilization such as flood control, power generation and navigation. The implementation of the project will improve the flood safety level of Jingjiang reach to more than 100-year return period, which will reduce greatly the flood risk at the mid-lower reaches of Changjiang River, produce huge quantity of energy for the central, east and south China, and improve significantly the navigation conditions of Chuanjiang River. Meanwhile, the operation of the TGP in dry season which will compensate the downstream water resources, will as well deepen the navigation channel and thus improve the navigation conditions in the middle river reach. With the increasing demands raised from various aspects of the society, new requirements will be made for the TGP for the purpose of harnessing, development and protection of the Yangtze River Basin. Therefore, it will be a long-term task for the operation of TGP on how to optimize the water resources utilization and implement an effective operation.     

闸堤枢纽与闸桥枢纽水力特性的试验研究

在平原河道,当排涝水位和分洪水位、排涝流量和分洪流量相差悬殊,又有蓄水灌溉要求,而河道本身宽阔时,采用主河道布置节制闸、两侧滩地布置溢洪道的枢纽布置形式比全河宽采用节制闸的单一布置形式经济。结合工程,对这两种枢纽布置对应的上下游流速分布、泄流能力等进了对比试验。对平原水闸过闸落差的确定、对闸桥枢纽各泄流部分对应的行近流速取值以及消力池尾槛高度对淹没堰流流量计算影响等问题进行了试验研究。     

山美水库洪水淹没分析及方法研究

在全球极端天气逐年增多的背景下,自然灾害发生的频次和强度愈来愈大。中国为防洪抗旱近年来兴建水库,而水库一旦发生洪水灾情,水库的泄洪淹没范围对下游防汛规划及减少灾害损失至关重要。以山美水库为例,基于地理信息系统(geographic information system, GIS)技术选用有源淹没方法确定山美水库遭遇3种重现期洪水泄洪的淹没范围,并利用洪水量等于淹没水量的原理,提出了一种运用二分法迭代有源淹没的淹没水位确定方法。通过输入3种不同重现期洪水量,本研究模拟出山美水库遭遇20年一遇洪水时下游淹没面积为20.04 km²,遭遇50年一遇洪水时下游淹没面积为24.42 km²,遭遇100年一遇洪水时下游淹没面积为26.07 km²。结果显示,淹没区域集中在水库下游的梅山镇、罗东镇、码头镇。研究结果可为地方政府管理洪水风险、制定防洪措施提供一定的参考。     

Application of Wavelet Fractal Dimension Estimation Method on Flood Season Staged

Floodwater utilization is an important content in flood management. Controlling the limit water level of reservoir by stage is one of important contents in the management of multi-purpose reservoir＇s floodwater utilization for the sake of more benefits, and reasonable division of stage in flood season is precondition of controlling the limit water level by stage. On the background of Three Gorges Reservoir floodwater utilization management and on the foundation of self-similarity of hydrological series, determining the number of flood season staged in base of conventional statistical method, choosing the Db4 wavelet and Mallat algorithm, the computation mode of wavelet fractal dimension estimation method is proposed and each stage＇s fractal dimension is computed, then the final flood season staged is obtained. The results demonstrate the stages of Three Gorges Reservoir determined by using wavelet fractal dimension method are consistent with that from conventional method, but the fractal dimension results by former method are easier, more stable and objective which ensures the feasibility of the wavelet fractal dimension method applying in flood season staged. The obtained results are the base of deep coping with floodwater utilization management, also are the decision-making gist for the flood forecast, flood control and water allocation reasonably of Three Gorges Reservoir.     

某水利枢纽工程垂直防淘墙的设计与施工

通过对某水利枢纽工程泄水闸下游地质条件及水流条件等的分析,为增加该水利枢纽的运用安全,在闸下消能防冲可行方案的基础上,在泄水闸下游混凝土海漫末端齿槽下设置一道钢筋混凝土垂直防淘墙,并延伸至与其相邻的电站厂房尾水渠护底末端.对闸下钢筋混凝土垂直防淘墙的嵌入深度及结构设计进行了研究,并按照规范要求提出了防淘墙的施工措施和质量控制.     

花园湖行洪区启用条件与分洪效应研究

采用数值模拟方法,分析淮河流域百年一遇来流条件下,花园湖行洪区的分洪效应。结果表明:当进洪闸、退洪闸同时开启时,花园湖行洪区对其上游的淮河干流水流以削峰为主,对其下游的淮河干流水位以错峰为主;花园湖行洪区中出入流速极值均出现在退洪闸处,特别是在退洪闸反向进洪初期,退洪闸处流速可达0.7 m/s;退洪闸适当晚开既不会增大淮河干流的最高水位,还可有效减缓花园湖行洪区的淹没进程,有利于提高淮河干流调蓄洪水的能力。     

三峡水库蓄水对汉江堤防安全的威胁及防御对策

三峡水库汛后蓄水,每年10月份下泄流量大为减小,汉口水位较目前显著降低,将加重汉江秋季洪水对汉江堤防及武汉地区防洪安全的威胁。本文在对三峡水库蓄水后汉口水位下降分析的基础上,探讨了三峡蓄水对汉江堤防安全的威胁,并提出了相应的防御对策。     

The demonstration, decision process and practice of Three Gorges Project

The world-famous Three Gorges Project (TGP) is the largest hydropower station in the world and the largest water resources and hydropower project constructed in China.The impoundment of Three Gorges Reservoir reached the design water level of 175 m for the first time on October 26,2010,which indicated that the project had met design requirements of various functionalities of flood control,power generation and navigation.To complete the project it took nearly 100 years for conception,demonstration,design and construction of the TGP.How was the conception of TGP proposed? What kind of role should it be? What were the different opinions? How was the project demonstrated? What was the conclusion of demonstration? Those are the issues that many people care and don’t know about.To memorize the realization of the century dream of Chinese people and to record the history of development of TGP,the author presents a compendious introduction to the project.     

自吸条件下火山岩气藏水锁伤害效应实验

 水锁效应广泛存在于火山岩气藏中,是火山岩气藏的损害类型之一,严重影响着火山岩气藏的开发效果.本文结合核磁共振技术通过室内实验研究,探讨低渗透火山岩气藏自吸作用下的水锁伤害机制及伤害程度,通过气驱反排实验模拟了火山岩气藏水锁解除过程.研究表明:各渗透率级别的火山岩岩心自吸吸入水饱和度与吸水时间并非呈线性关系,自吸开始的2h之内,岩心含水饱和度急剧增加,随着自吸时间的增加,岩心含水饱和度增加幅度越来越小,自吸16h后岩心吸入水量已基本保持不变;应用核磁共振技术研究了吸入水量与孔隙结构的关系,发现孔隙结构越复杂,岩心吸水量越大;通过反排实验发现,岩心含水饱和度以及水锁伤害率随反排孔隙体积(PV)数的增加而减小并趋于平缓,反排25PV后水锁伤害基本得到解除;针对目前水锁伤害评价存在的不足,结合储层中水锁伤害的产生和解除,提出一种改进的水锁伤害评价方法——动态水锁评价方法.