均匀泥沙纵向相对暴露度的试验研究

对泥沙纵向相对暴露度的概念进行了修正,通过自行设计的试验装置测量了均匀玻璃球的绝对纵向暴露度,分析计算了纵向相对暴露度及其分布规律。结果表明,玻璃球纵向相对暴露度可分为x、y两个分量,其中:x分量取值区间为1.0~4.5,服从指数分布;y分量的取值区间为-1.5~1.5,近似服从正态分布。分别给出了x、y分量的边缘概率密度公式,并利用实测资料对式中的参数进行了率定,得到纵向相对暴露度的取值区间为一个3.5×3.0的面域,取值落在该面域内各点的概率可以利用给出的纵向相对暴露度边缘概率密度公式计算得到。     

无定河“7·26”暴雨洪水泥沙来源分析

2017年7月26日无定河流域发生了特大暴雨,暴雨中心位于子洲、绥德和米脂3县,单站最大日降雨量为256.8mm,大理河绥德站洪峰流量为1959年以来最大值,无定河白家川站洪峰流量为1975年建站以来最大值,最大含沙量均超过800 kg/m~3,造成绥德和子洲县城严重受灾。针对暴雨洪水过程中的现象和问题,选择暴雨中心区的典型小流域开展了调查。调查内容包括自然林草地、坡耕地、经济林地、梯田等的侵蚀情况,淤地坝溃坝、河道行洪情况和受灾情况。初步分析认为:尽管流域综合治理程度已有大幅度提高,水土保持作用明显,但遭遇特大暴雨时仍会形成高含沙大洪水。根据对"7·26"暴雨侵蚀现象的分析,指出了洪水期流域侵蚀新特点,阐述了高含沙洪水泥沙来源;针对洪涝灾害和侵蚀问题,提出了中小河流防洪和侵蚀严重区域治理的建议。     

弯槽冰塞水位试验研究

冰塞的出现造成河道上游水位壅高,常诱发凌洪灾害。天然河道并非理想直线而是蜿蜒曲折的,冰塞的堆积演变过程更为复杂,研究弯道冰塞水位变化规律对于北方河流的防凌工作具有重要意义。通过S形弯槽试验,分析弯槽冰塞水位变化特点及规律,并与直槽和天然河道进行对比。试验结果表明:冰塞水位壅高滞后于冰塞的增厚过程,且平衡冰塞水位增值随冰塞厚度的增加而增加,平衡冰塞水位相对增值随弗劳德数的增大而递减,弯槽平衡冰塞水位相对增值与直槽相比增幅较小。     

高水头混流式水轮机内部固液两相流数值分析

针对泥沙直径对混流式水轮机蜗壳和导水机构内部流场产生影响的问题进行了初步研究,采用固液两相流模型对某电站的高水头混流式水轮机进行了全流道数值模拟,通过单一变量法来研究不同来流泥沙的直径对蜗壳和导水机构内部压力及泥沙分布产生的影响。研究结果表明:与清水相比,含沙水流会不同程度地使蜗壳和导水机构内部的水压力载荷增加,在相同工况下,蜗壳底部、蜗壳鼻端、固定导叶和活动导叶头部的泥沙浓度较大;小直径下泥沙分布均匀,随着泥沙直径的增加,泥沙浓度的梯度变大,泥沙分布更加集中,从而会使磨损加剧。该研究成果可为在含沙水流中运行的水轮机设计提供参考。     

水体扰动条件下黄河泥沙对磷的吸附效应

采用黄河花园口断面河滩原型沙开展实验研究,重点研究了含调水调沙期的丰水期较高含沙量时黄河泥沙对磷的吸附效应及吸附动力学特性,建立了吸附动力学模型,为黄河下游河道和滩区生态综合治理提供借鉴。研究表明：含沙量越高,黄河泥沙对磷的吸附越快,吸附平衡时间越短。总磷的去除率在17.7%～60%范围的含沙量较低时,泥沙对总磷的吸附作用不明显,总磷去除率随含沙量的增加呈对数增长。单位质量泥沙的吸附量随含沙量增加呈对数递减。黄河泥沙对磷的吸附过程以物理吸附为主,同时也存在一定的化学吸附。     

流域产输沙模型中考虑泥沙来源的动态粒径计算方法

为准确反映泥沙粒径分布特征在不同时间尺度上的变化过程,提高流域产输沙模型的模拟精度,以黄河干流玛曲水文站以上区域为研究对象,根据不同季节的泥沙来源不同这一特点,采用坡面、谷沟、河道各来源的泥沙量作为权重,基于WEP-SED分布式流域产输沙模型对流域产输沙过程中的综合泥沙中值粒径进行加权平均计算,并对采用泥沙固定粒径计算方法和不同来源的泥沙动态粒径计算方法的模型模拟的玛曲水文站输沙率进行比较。结果表明：与采用泥沙固定粒径计算方法相比,采用泥沙动态粒径计算方法可有效提高模型模拟精度,其NSE值从0.601提升至0.706;采用泥沙动态粒径计算方法模拟的泥沙中值粒径呈现汛期小、非汛期大的动态变化规律,其年内分布规律与实测资料一致。     

新疆卡拉贝利水库排沙效果试验研究

通过坝区动床泥沙物理模型试验,研究卡拉贝利水库的排沙问题。观测水库排沙运用时的坝前水流形态、沿程流速变化、冲刷漏斗形态,分析不同运用水位和开启不同排沙洞工况的水库排沙效果,并通过敞泄排沙试验探讨水库恢复部分库容的可能性。研究表明,水深与冲沙流量是影响水库排沙的重要因素,相同的冲沙流量下降低水位排沙效率更高。水库应根据上游来水来沙条件、电站运用情况和排沙洞前淤积高程,抓住有利时机,灵活地运用多种方式冲沙。     

基于不同转轮缺陷的水轮机流道水沙两相分布规律研究

为分析转轮叶片缺陷情况下的水轮机流道内水沙两相分布规律,该文根据HLA855a-LJ-250水轮机模型,对转轮叶片进行缺陷处理。分别建立了完整、空蚀凹坑及出水边磨蚀三种叶片模型,对应命名方案1、方案2和方案3,通过RNG k-?湍流模型和欧拉多相流模型进行模拟计算。转轮流域采用滑移网格,入口泥沙体积分数设置为0.35%,水轮机额定工况下工作5s,模拟结果显示：(1)方案3转轮叶片压力面与吸力面的泥沙压力与体积分数,均高于方案1和方案2转轮叶片对应面的泥沙压力与体积分数,说明不同缺陷形式的转轮叶片直接影响了转轮叶面泥沙分布规律;(2)转轮叶片缺陷形式不同,呈现在转轮上下游流道内的泥沙分布规律差异性显著;(3)当转轮叶片无缺陷时,机组运行过程中受泥沙磨蚀影响较小,但是当转轮叶片发生磨蚀破坏时,流道内的泥沙体积分数会升高,需要重点关注蜗壳鼻端、转轮叶片压力面及尾水管扩散段部位。     

荆江门弯道近期滩槽演变特点及影响因素分析

三峡水库运用改变了下泄水沙条件,坝下游弯曲河型均呈现“凸冲凹淤”演变规律,以致碍航问题日益突出。为研究弯曲河型滩槽演变特点及其成因,以下荆江河段荆江门弯道为例,利用三峡蓄水后近15 a实测地形资料,采用逻辑推理及统计分析方法分析其影响因素并预测了航道变化趋势。结果表明:三峡工程运用后,凸岸边滩年际间呈持续冲刷趋势,冲刷位置不断下移导致河段展宽引起航道条件恶化;在平滩流量(20 000~25 000 m³/s)持续时间＞15 d的年份,凸岸边滩冲刷后退,反之淤长;冲淤幅度与年均来沙量,尤其细沙(d≤0.125 mm)含量密切相关,基本呈同步变化趋势;荆江一期工程实施后,在当前水沙条件下凸岸边滩会继续受冲,形成枯水双槽,航道条件将恶化。水沙过程的改变是弯曲河型滩槽演变的主要原因,遇大水且来沙量较少的年份,荆江门河段很可能出浅碍航,这可为下荆江弯曲河段航道治理提供一定的参考价值。     

软土中异形地连墙成槽失稳机理研究

随着地下连续墙施工技术发展,“L”形地连墙作为一种常见的异形地连墙被广泛应用于封闭地下围护结构设计施工中。由于成槽过程中,槽段及周边土体的应力变化复杂,“L”形地连墙的稳定性低于常规矩形地连墙。基于上限分析法,对“L”形地连墙成槽施工过程中的稳定性进行研究,提出“L”形地连墙稳定三维机动场模型,计算得出槽壁安全系数,揭示了异形地连墙槽壁失稳机理,并通过参数计算分析地连墙几何形状以及土体性质对槽壁稳定性的影响。对某地连墙工程进行计算,计算结果与现场超声波检测相吻合。研究结果可为异形地连墙的设计施工提供参考和理论依据。