关于开敞式溢洪道陡坡水面线的计算法

恒定总流的断面单位能量表达式和临界流方程,仅适用于恒定缓变流,而不能用来解决有关恒定急变流的水力学问题,否则将会导致相当大的误差,为了分析和计算敞式溢洪道陡坡控制水深,本文从理论分析上建立了急变流的断面单位能量表达式和临界流方程,可用来计算急变流控制水深h_(KC)。通过试验资料计算检验,精度令人满意,这对计算敞式溢洪道大陡坡含急变流、缓变流、均匀流的b_2型完整水面线有所改进,文中还就国内现有计算陡坡缓变流起始断面位置S_B和水深h_B的公式进行了评述比较。     

明渠水流临界水深的研究

本文首先说明了目前通用的明渠水流临界水深公式只适用于平底明渠缓变流,然后从理论上对任意底坡明渠急变流的断面单位能量和临界水深进行了分析.在考虑了离心力对急变流断面动水压强分布的影响后,导出了任意底坡明渠急变流的断面单位能量和临界水深的关系式,分析了明渠急变流的断面单位能量随水深的变化规律.同时还对流线的凹向、流线曲率半径及水面坡度对临界水深的影响进行了分析,论证了趺水处和曲线型实用堰堰顶的水深均小于按现有公式计算的临界水深的原因.最后,对曲线型实用堰堰顶水深进行了验算,结果与实测较为一致.     

三维底流消能的溢洪道的自动绘制

为减少设计人员的工作量及直观展现设计效果图。基于溢洪道的设计规范,三维底流消能的溢洪道的自动绘制程序被编写。通过输入的数据实现自动计算和绘制底流消能的三维溢洪道。计算和图形绘制遇到的问题进行了分析说明。在泄槽水面线的迭代计算中,MATLAB的M代码和EXCEL的计算结果进行了比较。MATLAB编写的代码读入的工程数据信息后能自动得到三维泄槽、消力池和水面。计算和可视化结果可应用于实际工程-单一坡角的泄槽的三维溢洪道的设计。     

大倾角底坡泄槽收缩段水流水力特性模型试验研究

为了进一步揭示大倾角底坡、大边墙收缩角泄槽收缩段内水流的水力特性,建立了不同大倾角底坡和大收缩角的泄槽收缩段模型进行试验,以观测不同底坡和收缩角对泄槽收缩段内的水深、边墙动水压力和冲击波波角的影响.研究结果表明:①大底坡泄槽边墙收缩段产生的冲击波的影响范围很小,只有紧邻边墙的水流受冲击波的影响;边墙处水流分层明显,水面线主要由收缩起点处跃起的水流决定.②边墙处的时均动水压力与边墙水深的关系远非线性,不同边墙收缩角、不同断面的时均动水压力沿边墙水深的变化规律明显不同.③大倾角底坡泄槽边墙收缩段所产生的急流冲击波的形态与小倾角水流冲击波差异较大,现有冲击波理论在大倾角泄槽中的应用存在一定局限性.     

现代有轨电车线路轨底坡对槽型轨磨耗的影响

建立了槽型轨磨耗预测模型,包括考虑了独立旋转车轮的现代有轨电车车辆-轨道耦合动力学计算模型、基于槽型轨多点接触特性的轮轨接触模型以及Archard材料磨耗模型.通过与相关文献结果的对比验证了模型的有效性,并采用该模型分析了轨底坡对现代有轨电车通过小半径曲线轨道时槽型轨磨耗的影响.结果表明:轨底坡为1/60和1/20时,内外侧槽型轨轨面及轨距角位置磨耗相对集中,在X=18 mm附近位置钢轨磨耗影响较轻;相对钢轨磨耗量而言,设置轨底坡为1/20有利于减轻钢轨磨耗.     

坡浪作用下斜坡堤干砌块石护面的稳定计算

利用坡浪浮托力和斜坡数（伊里巴伦数）的相关关系，按照砌块跳脱失稳的力学图式，得到确定干砌块石稳定厚度的新计算公式，本文的结果显示：在较缓的斜坡上和较陡的斜坡上，坡陡和水深对砌石厚度影响的变化规律是不同的，与现有的方法比较，本文的方法可适用较宽坡度范围的砌石护面计算。     

台阶式泄槽溢洪道的典型设计及特点

本文通过对典型台阶式泄槽溢洪道的工程设计,介绍了判断泄槽水流流态及分离流等相关参数的计算方法,并总结了台阶式泄槽泄洪溢洪道适应地势较陡、消能率高及节省投资的特点。     

粉砂壤土中大孔隙对坡地产汇流的影响

以室内试验槽为平台,采用人工模拟降雨实验,研究粉砂壤土大孔隙对坡面出流、坡面流流速、坡面流阻力系数、曼宁糙率、雷诺数、弗劳德数和坡面累积产沙量的影响.结果表明,在粉砂壤土中,相对于无大孔隙试验槽,含有大孔隙的试验槽的坡面阻力系数和曼宁糙率较大,而坡面出流量、坡面初始出流时间、雷诺数、弗劳德数坡面流流速,以及坡面累积产沙量则较小.两坡面流的流态均为层流和缓流,累积产沙量随时间的变化过程可用幂函数描述.     

高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础受力分析

基于高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础承载特性,提出了一种改进有限杆单元计算分析方法.分析了高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础承载机理及受力特性,建立了双桩基础计算分析模型.其次,根据前、后桩与边坡相对位置关系,给出了后桩所受剩余下滑力与前桩所受土压力的比例关系.在传统有限杆单元分析方法基础上,结合陡坡桩受力特征,导得了考虑桩土共同作用与"P-Δ"效应的单元刚度矩阵修正方法,并在此基础上编制了适用于高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础的有限杆单元分析MATLAB计算程序.采用室内模型试验对本文计算方法进行验证,给出了适用于陡坡段桥梁桩基的设计流程图.研究结果表明:本文理论计算值与模型试验实测结果吻合良好,表明本文计算方法正确可行,可为同类工程设计提供参考.     

明渠减速流下床面摩阻流速研究

针对明渠非均匀流,采用立面二维数值试验的方法,并将雷诺应力垂线分布计算结果延伸至床面,以此计算减速流情况下床面摩阻流速,得到了不同壅水下床面摩阻流速的计算结果.研究表明:在壅水情况下,当流量和底坡相同时,壅水段摩阻流速随水深的增加而逐渐减小;在相同水深和底坡下,摩阻流速随流量的增加而增大;在相同流量和水深下,摩阻流速随底坡的增大而增大.为满足工程中计算的需要,根据数值试验结果拟合得到了明渠水流壅水情况下床面摩阻流速的实用计算式.     

土工袋防渠道冻胀水-热-力耦合数值模拟

根据水-热-力耦合计算模型,编制相应的有限元计算程序,并结合寒冷地区渠道工程进行数值计算,分析渠道建成后2 a内渠坡的温度场、水分场及位移的分布规律。计算结果表明:渠坡在冻融过程中表现出显著的冻胀、融沉变形特性,且冻胀和融沉变形不可逆;土工袋处理渠道对冻土渠坡具有较好的防冻胀效果,土工袋具有较小的导热性,可以有效减小渠坡内部土体温度受大气温度的影响,从而减小渠坡发生冻胀融沉变化的可能性;土工袋可以抑制毛细水和薄膜水的上升,可减小土工袋层及下部土体中的水分迁移,从而保持渠道内较为稳定的含水量,减小渠坡表层的冻胀量;土工袋具有一定的强度且在自身袋子张力作用下能够抑制部分冻胀变形,从而减小渠道衬砌体由冻胀引起的破坏。同时,渠道表层用土工袋处理后,渠坡内部温度可以较快达到稳定状态,运行2 a后可在地基2 m以下位置形成较为稳定的常年冻结层。     

水电站变顶高尾水洞瞬变流计算及体型设计

对水电站变顶高尾水洞内明满交替流计算方法及变顶高尾水洞体型设计进行了研究，介绍了变顶高尾水洞的工作特点．采用改进狭缝法模型，结合某大型水电站取消尾水调压室方案进行瞬变流计算，提出了明满交替流分界点的处理方法．分别针对具有不同顶坡、底坡和底宽的变顶高尾水洞体型在不利工况下的瞬变流计算成果进行比较分析，结果表明，变顶高尾水洞具有一定的尾水调压室作用，若适当地选取体型参数可不设尾水调压室；顶坡对整个尾水系统的影响非常大，底坡和底宽的影响相对较小．     

离心式压缩机工作轮相对宽度b_2/D_2对效率的影响和小流量机器的设计问题

本文选取了型式相同、相对宽度b_2/D_2不同的七种工作轮,对它们的摩擦损失、轮阻损失和内(氵曳)漏损失作了似近的理论计算,并与已有的损失试验数据进行比较。按所得结果分析了b_2/D_2对效率的影响。同时,在流量、能量头和转数相同的条件下,分析和比较了三种典型工作轮(压缩机型、水泵型和闭式径向型)的主要参数和损失大小,得出这样一种看法,即在小流量情况下,压缩机型改为水原型并不一定有利。在上述基础上,提出了提高小流量机器效率的某些途径,并对四种方案作了具体计算,得出一些初步结论。     

山洪沟道治理工程水面线推算

以古浪县王府沟山洪治理工程为例,探讨了以天然河道恒定非均匀流能量方程推算山洪沟道水面线的简捷方法、计算步骤、注意事项,并结合历史洪水洪痕调查,对计算水面线的合理性作了初步分析。     

连通双岩溶洞穴系统强迫流示踪实验与洞穴体积计算方法

通过两个相互连通但体积不等、形状不同的洞穴按不同体积比和不同连通通道宽度的系列示踪实验,得到了连通双岩溶洞穴的强迫流示踪曲线模型,并提出了洞穴体积计算方法.分别在大、小洞穴中所获得的强迫流示踪曲线,其浓度达到稳定前的最后浓度变化段,前者长度短,坡度缓,后者长度长,坡度陡.当钻孔揭露与大洞穴连通的小洞穴时,可通过强迫流示踪曲线识别连通双岩溶洞穴与封闭孤立洞穴;连通双岩溶洞穴总体积计算的相对误差很小,说明所提出的总体积计算方法是可行的.但只有当钻孔揭露与大洞穴连通的小洞穴时,才可以通过示踪曲线单独计算各洞穴的体积.     

不同雨强下土壤大孔隙对坡面流水动力学参数的影响

以室内试验槽为平台,利用人工模拟降雨试验,定量分析了坡度为5°时,在30mm/h,60mm/h和120mm/h降雨强度下,有大孔隙试验槽和无大孔隙试验槽坡面流的水动力学参数的异同点.结果表明,各场次降雨的两坡面流的流态均为层流,除降雨强度为30mm/h时,无大孔隙坡面的坡面流为急流外,其他场次的水流均为缓流;在同一降雨强度下,相对于无大孔隙坡面,有大孔隙坡面的坡面流流速、单宽流量、弗劳德数和雷诺数较小,径流深、径流切应力、水流运动阻力以及坡面糙率较大;随着降雨强度的增大,两坡面的径流深和单宽流量增加,坡面流流速、径流切应力和雷诺数均增大,阻力系数和曼宁糙率均呈现先增大后减小的趋势,弗劳德数则呈现先减小后增大的趋势.     

大单宽流量岸边溢洪道水力特性三维数值模拟

采用κ~ε双方程紊流模型模拟了带掺气槽岸边溢洪道具有大曲率水气交界面的水流流场,给出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的压力分布、流速分布等水力特性并对掺气槽掺气特性进行了定性分析.其中部分结果与模型试验结果吻合良好.对连续式和差动式两种不同坎型挑流鼻坎消能效果进行对比,给出各自预挖坑底板紊动能分布,结果表明多股水舌消能效果优于单股水舌,可为挑流坎型优化设计提供参考.     

鄂尔多斯盆地南部中生界延长组物源与盆地底形分析

通过重矿物、岩屑及碎屑成分的特征研究,认为鄂尔多斯盆地延长组主要受到3大物源控制,并且可进一步划分出6个次级物源;岩性、古生物对比和物源、古地理研究证明,在延长组中期,不存在来自正东方向的"富县三角洲";通过长7高阻泥岩、有效烃源岩分布特征及沉积相、地震相研究,认为盆地底形具有"南陡北缓、西陡东缓"的特点,这种特点造成了盆地东北部主要属于缓坡型湖泊三角洲体系,而在南部、西南部则属于陡坡型扇三角洲及三角洲前缘末端的浊积扇沉积.这些认识必将有助于今后盆地的油气勘探部署.     

福生水电站冲沙闸水工模型试验研究

根据福生水电站冲沙闸佛氏数低消能效果差的特点,采用物理横型试验方法对冲沙闸的泄流能力、水面线、流态、消能效果及对下游河道冲刷影响进行了试验研究,提出了优化后的消耗建筑物型式和结构尺寸,为设计提供了依据.     

鄂尔多斯盆地南部上三叠统重力流沉积的主控因素

结合前人研究成果,对鄂尔多斯盆地南部上三叠统重力流沉积特征进行分析,并运用地震沉积学、沉积构造学等理论,结合测井、岩心观察、野外露头等资料,对鄂尔多斯盆地南部不同类型重力流特征、沉积模式和主控因素进行研究。研究表明,盆地南部地区晚三叠世发育滑塌沉积、砂质碎屑流沉积、泥质碎屑流沉积和浊流沉积等4种重力流沉积类型;其中,滑塌砂体发育揉皱变形及微褶皱、火焰状构造、球枕构造,泥岩中有砂岩注入体,砂质碎屑流、浊流砂岩底部见平行层理和小型砂纹层理,浊积岩底部常见槽模、沟模等底模构造。受不同水动力条件及盆地底型的影响,不同类型重力流沉积在平面上分布在坡折带及其附近的不同部位。研究认为,沉积物源供应是盆地南部重力流沉积的物质基础,盆地底型为重力流沉积提供空间条件,构造活动是重力流沉积的触发机制。通过鄂尔多斯盆地不同类型重力流沉积模式和主控因素的研究,为盆地其他地区和其他克拉通盆地的重力流沉积研究提供依据。