阶梯-深潭漩涡消能特性探究

以探究影响阶梯-深潭结构漩涡消能特性为目的,通过选取野外发育良好的阶梯-深潭结构,采用k-ε双方程紊流模型,利用VOF追踪自由水面对阶梯-深潭结构的漩涡消能特性的进行数值模拟研究。实验在前人对阶梯-深潭结构研究的基础上,根据出流方式的不同,将其分为两种类型分别再次探讨其漩涡消能特性。实验主要研究出流方式和跌水区域变化对消能的过程中漩涡形成、运动的影响,结果表明:出流方式的改变和不同的深潭段跌水区域会影响漩涡的发育以及运动过程中的分裂、拉伸和破碎,从而影响消能的效果。综合对漩涡消能有较大影响的参数,提出无量纲参数α来衡量阶梯-深潭结构的消能系数;并通过对野外实测数据的对比验证,消能系数α与消能率的关系与数值模拟的结果接近。     

台阶式溢洪道消能规律试验研究

为研究台阶式溢洪道消能变化规律,结合某水库实际工程,采用水工模型试验的方法,对不同水力条件下台阶式溢洪道的水流流态、消能特性进行了研究。结果表明:台阶式溢洪道水流流态根据上游来流量和台阶尺寸的不同可分为滑行水流、跌落水流和过渡水流;台阶式溢洪道消能率随流量的增加而减小,并随坝高的增加而增大,改变台阶尺寸对消能率基本没有影响;在较小流量时台阶式溢洪道消能率可达到90%以上,说明台阶式溢洪道具有很好的消能效果。     

孔板消能工消能率的二维数值模拟

孔板消能是水利工程中广泛应用的一种消能方式,具有消能效果好、空化破坏小及结构简单等优点。孔板的孔径比和流体的雷诺数是影响孔板消能效果的主要因素。采用数值模拟方法,分析了孔板消能率随孔板的孔径比和雷诺数变化的规律,并通过拟合计算得到消能率经验式。该研究成果对类似工程的设计和施工具有一定的参考价值。     

山区河流河床结构对推移质输沙率的影响

河床结构是山区河流河床在洪水过程中达到较强阻力及较高河床稳定性时床面大颗粒的组合,对山区河流的推移质输沙起重要影响．引入河床结构强度S对山区河流河床结构进行定量化研究,使用河床结构测量设备对河床强度进行测量,采用类似于坑测法的子母双槽进行推移质输沙率实测,对云南小江流域的15条主要支流河床结构及推移质输沙进行野外实测,发现推移质输沙强度至少受单宽水流能量与河床结构发育程度共同影响,在同等级水流能量条件下,河床结构的发育程度越高的河流（或河段）其推移质输沙强度越小,河床强度值越小的河流（或河段）推移质输沙强度越大．单宽水流能量小于50kg／（m·S）、河床结构强度大于0.35时,推移质输沙率接近零．     

跌坎消力池尾坎坡度对泄洪消能影响的三维数值模拟

采用的k-ε双方程紊流数学模型与VOF法追踪自由水面,对中低水头胸墙闸坝式跌坎型消力池在三个尾坎坡度下的泄洪消能进行了三维数值模拟研究.模拟计算了正常和设计水位情况下三种局开运行工况的消力池水力特性,获得了消力池底板压力、流场分布、沿程水面线、紊动能及紊动能耗散率等水力参数的变化规律.数模计算结果显示,尾坎坡度对消力池的泄洪消能效果较为敏感.尾坎坡度变陡会明显提高消能效果,对来流无推移质的消力池可适当加大尾坎坡度,有助于提高消能率及适当缩短消力池长度,但尾坎坡度越大,出池水流向上壅水的趋势越明显,如果尾坎下游河道水位偏低,则出池水流可能形成较明显的二次跌落,对尾坎后河床造成一定的冲刷,因此消力池的尾坎坡度需要结合下游河道水位情况综合考虑,做到在提高消力池的消能率的同时,尽量避免出池水流较大的二次跌落,确保出池水流与下游河道水流平顺衔接.论文研究成果可供类似工程参考.     

混合流消能率的计算与探讨(基本消能方式的综合研究报告之三)

本文提出了混合流消能率的计算式,从而基本上解决了一般边界条件下各种消能方式消能率的计算问题。同时还对消能率的物理意义进行了探讨,提出了消能率、消能负荷率与消能效率之间的联系与区别,有助于具体情况,具体分析。根据分析和计算,证明了一般边界条件下局部水力现象中的消能率E_R是弗氏数F_r、共轭比η=t/h_1、混合比ξ=α/h_1和坎角θ的函数,消能率与F_r成正比,与t成反比,但最具有决定性影响的仍是F_r。在各种消能方式中,以利用淹没混合流的戽流消能所承担的消能量最大,从而进一步证明了在消能防冲上淹没混合流是一种最优越的流态。     

跌落水流时台阶式溢洪道消力池跃前断面压力修正系数

台阶式溢洪道与平底消力池连接,在跌落水流流况下,比较跃前断面压力修正系λ=1和λ>1两种情况,当λ=1时消能率普遍偏大,其消能率的相对误差最大可达7%左右,随Hdam/yc增大,误差减小。当坝坡相同、坝高一定时,台阶个数与消能率无关,并不影响其误差的大小。λ值与yp/y1呈现非常好的线性相关性,其相关系数r=0.9999以上。     

山区河流宽级配泥沙生态环境效应研究进展

泥沙是影响河流生态环境的主要因素之一,其生态环境效应对维持水环境平衡和水生生物多样性发挥重要作用.宽级配泥沙是山区河流河床组成的主要类型,与平原河流级配较窄的泥沙相比具有独特的生态环境效应.加之山区河流中大规模梯级水库建设运行等人类活动愈加强烈,宽级配泥沙的生态环境效应问题进一步复杂化.系统梳理了山区河流宽级配泥沙在污染物吸附、解吸和输移等方面的环境效应,以及对水生微生物、动植物的生态效应,分析了梯级水库影响下山区河流宽级配泥沙的生态环境效应变化,探讨了目前研究中存在的问题,并对研究前景进行展望,以期为山区河流生态环境保护提供参考.     

圆弧形鼻坎挑射流空中消能率的试验研究

运用量纲方法分析了圆弧形鼻坎挑射流空中消能率的影响因素,采用两个系列共5种圆弧形挑流鼻坎模型,研究空中消能率与鼻坎体型参数和射流起挑断面弗劳德数的关系。试验结果表明起挑断面弗劳德数和鼻坎挑角对空中消能率的影响较大,相对反弧半径对空中消能率的影响可以忽略。据试验数据拟合的空中消能率的计算公式是鼻坎挑角和起挑弗劳德数的函数,拟合公式计算值与试验值的误差小于8%。     

山区河流河床结构的发育分布

开发了一种精确定量描述方法,用于描述山区河流的河床结构的发育分布及环境条件的影响。运用自行设计的床面形态测量排,测量了众多的河床结构。运用包含推移质在内的统一耗能模型,对测量统计结果进行分析,描述了河床运移。结果表明:在动力平衡条件下,河床结构强度值与单位宽度水流能量成正比。河床结构强度的沿程分布主要与水力条件相关。若河道中河床结构不足以消耗水流能量,则河流动力不平衡,多余的能量将侵蚀冲刷床面。     

楔块滑落试验分析及其判别方法

利用自行开发研制的试验平台,基于大量实验室岩石楔块滑落试验结果,提出了极限平衡状态时楔块滑落与否的判别新准则.通过对楔块滑落过程及其极限平衡状态的研究,得到不同条件下描述楔块滑落状态的β-α(倾斜角-旋转角)关系曲线的函数方程.定量分析了岩体结构面参数(产状、粗糙度系数JRC)对所提函数方程中相关系数取值的影响,给出了利用楔块粗糙度系数JRC与结构面交角ω求β-α函数方程的方法.     

宽尾墩阶梯溢流坝出闸室水舌下缘挑距水力计算

将宽尾墩安置在阶梯溢流坝上游,形成宽尾墩和阶梯溢流坝面相结合的消能设施,水流具有其独特的特点.结合索风营水电站宽尾墩后接台阶式溢流坝消能设施的物理模型实验和数值模拟结果,对出闸室抛物型跌落射流进行了研究,综合出闸室水流的影响因素给出了水舌下缘挑距的计算关系式,分析了堰面坡度和挑坎高度对挑距的影响,并利用已建类似工程的实验数据进行了验算.结果表明,给出的计算公式可供估算类似工程水舌下缘挑距参考应用.     

基于响应面法的跌坎消力池优化设计研究

消力池的优化设计一直是水利工程领域的热点课题.为此基于三维CFD数值计算和响应面优化方法,对某水库工程的消力池进行了优化设计.根据响应面法,建立了以消能率和工程经济函数为优化目标,跌坎深度和消力池池长为优化变量的优化模型.研究结果表明:跌坎深度和消力池池长对消能率和工程经济函数影响显著.最优参数组合为跌坎深度7.07m、消力池池长70.0m.优化后的消力池方案在考虑工程造价的基础上消力池内水流流态得到显著改善,消力池消能率得到提升.在优化设计体型下,消力池消能率62.68%,最大出池流速5.27m/s.相比变量区间内消能率最差的体型,在工程经济函数提高17.60%的情况下,消能率提高了20.88%;相比变量区间内的工程量最大的体型,节省30.78%的工程量,消能率仅降低了6.91%.     

来沙条件对河床结构及推移质运动的影响过程

为了研究来沙条件对河床结构及推移质输沙率的影响过程,认识山区河流的推移质运动规律,选择在云南蒋家沟泥石流堆积体上进行野外试验。试验选择在非汛期进行,在试验河道采用人工加沙模拟上游来沙,对不同加沙率时的推移质输沙率及河床结构强度的变化过程进行连续监测。试验结果表明:上游来沙(或推移质运动)会使河床结构强度Sp降低,对河床结构造成危害,导致推移质输沙率的迅速增加;而推移质连续来沙必须先改变河道的河床结构强度才能增加推移质输沙率。在水流能量和河床结构强度相同的条件下,不同河流的推移质输沙运动相似。     

不同水体沉水植物叶面微生物群落特征

以沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、伊乐藻(Elodea nuttallii)和菹草(Potamogeton crispus L)为研究对象,利用扫描电镜、荧光显微镜和16S rRNA基因高通量测序技术,探究不同生境中沉水植物叶面附着微生物群落结构及影响因素。结果表明：沉水植物叶面附着藻类组成与环境水体的藻类组成具有明显差异;不同沉水植物叶面附着微生物密度不同,且河流样品中高于湖泊样品;α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌纲是沉水植物叶面附着生物膜上的主要细菌纲,这些纲具有降解污染物质、净化水体的功能;水体营养盐浓度对沉水植物叶面附着微生物群落结构有很大影响。     

沿旋转曲面单参数Marcinkiewicz积分算子的L~p有界性

对沿旋转曲面的单参数Marcinkiewicz积分算子进行了研究,在积分核满足较弱的尺寸条件下建立了该算子的Lp((2γ/((3-2α)γ-2))相似文献   

黑云母石英片岩巴西劈裂试验的破坏特征研究

为探究拉伸破坏条件下含片理结构岩石的各向异性,对不同加载角度的黑云母石英片岩开展巴西劈裂试验,并借助声发射技术,进行片岩破坏特征的理论和试验分析.结果表明:片岩的破坏规律为压密变形-弹性变形-瞬时破坏,具有典型的塑-弹性变形特征.依据裂纹形态,可分为中央直线劈裂、沿片理斜劈裂、弓形劈裂及沿片理弓形复杂劈裂4类破坏模式.通过分析加载线上各点的应力状态,不同角度下加载线上的点存在纯剪切、压剪和拉剪3种破坏机制.声发射特征参数各向异性显著,累计能量与角度呈"两边大、中间小"的变化规律.引入新参量"能率峰值比"对能率峰值和累计能量进行联合分析,22.5°岩样的能率峰值比最大,最小值则出现在45°,该参量可从能量角度定量地表征岩石破坏强烈程度.     

复式断面河道一级护岸平台高程的确定方法

基于河流动力学、生态学和工程经济学的有关理论,分析得出断面形态稳定性、生态性、社会性、工程经济性和船舶航行是影响一级护岸平台高程确定的主要因素.在理论分析基础上,构建了复式断面河道护岸费用-高程模型、效益-高程模型,确定了最大绝对效益条件下的一级护岸平台高程.根据河床断面形态理论,取第二造床流量作用下的边潍高程作为复武断面河床稳定条件下的一级护岸平台高程.综合运用效益-费用法以及河床结构形态法,分别计算了刘大线航道、劳龙虎水道一级护岸平台高程.计算结果表明,所提出的复式断面河道一级护岸高程计算方法很好地考虑了护岸的多功能特性,具有可操作性与实用性.     

坝身竖井族流泄洪消能的设想

简述了竖井螺旋流泄洪水流稳定、消能率高等特点;给出了这种泄洪消能方式的水力计算方法,它计及了沿程的压强变化,比较真实地反映了螺旋流的特征,控制方程和以往不同;说明了竖井中螺旋流水力参数沿程变化的一般规律和非旋下跌水舌的区别．提出了坝内竖井旋流泄洪消能的新设想,对初步设想的两个方案进行了水力计算和结构计算．计算表明坝体应力并无很大异常,可以加大坝身泄量,减轻下游河床保护措施,减免雾化．     

点坝内部侧积层倾角控制因素分析及识别方法

依据露头与现代沉积的构型研究成果,对点坝内部侧积层倾角的控制因素进行分析,并以大庆油田萨北北二西区为例,探讨识别地下古河道侧积层倾角的方法.研究表明:侧积层倾角主要受河床底形的影响,与河流的宽深比有很好的相关关系,相关系数可以达到0.9,河流的宽深比越大,侧积层倾角越小.侧积层倾角值可以先利用密井网资料得出河流的宽深比,再按照宽深比与侧积层倾角的定量关系推算得到.