竖缝式鱼道休息池流态改善研究

休息池可为洄游鱼类上溯提供休憩场所,其流态特征是否合理将直接影响鱼类上溯效率。基于池室主流居中设计准则,通过建立三维数值模型,对竖缝式鱼道休息池进行体型优化工作,分析了增设整流板、调整整流板长度与宽度等措施对休息池内流态的影响规律。研究结果表明:增设整流板长度可有效改善休息池内主流贴壁流态,而整流板宽度调整对休息池内流态影响不大;增设整流板优化措施对休息池的紊动能影响甚微。在此基础上,发现同时增加导板与整流板长度至0.6 m为推荐优化方案。     

局部断面收缩的溃坝水流三维数值模拟

为研究局部断面收缩对溃坝水流传播的影响,采用压力隐式算子分割法求解雷诺时均方程和RNG k-ε紊流模型,建立了模拟三维局部断面收缩情况下溃坝洪水演进过程的数学模型。采用有限体积法对溃坝水流的控制方程进行离散,利用流体体积函数法处理自由水面,物理变量采用交错网格布置,对局部断面收缩溃坝水流进行数值模拟计算,模拟结果与实体模型试验结果吻合较好。利用该模型研究了溃坝洪水负波的形成和传播过程,得到了负波形成和传播的规律以及溃坝水流的水位变化特征。     

排沙漏斗水流紊动特性数值研究

排沙漏斗是一种利用立轴旋涡实现水沙分离的二级排沙设施,用传统的模型试验方法难以揭示其复杂的水力特性。为了探明排沙漏斗内水流的紊动特性,该文采用雷诺应力模型(RSM)和VOF数值方法模拟了排沙漏斗内水气两相流,并将计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。计算结果显示,排沙漏斗水流紊动强度和紊动能在排沙底孔和吸气旋涡附近最大,在侧向边壁、底面和悬板等固壁附近以及部分上层水域较大,在远离固壁和水面的区域较小。分析表明,排沙漏斗内二次流和水流分离对水流紊动特性具有显著影响。     

基于 SWMM 的 LID 设施分区布局及减排效益

为探讨低影响开发（low?impact?development,LID）设施对缓解城市洪涝灾害以及削减污染负荷的效果,选取绿色屋顶、雨水花园、透水铺装和雨水罐 4 种 LID 设施,通过构建暴雨洪水管理模型（storm?water?managementmodel,SWMM）,并根据实际地形和管网走向将研究区汇水面分为不同分区,分析 LID 设施组合在 7 种布设方案下对径流控制和雨水污染负荷减排的影响。结果表明：对于 7 种布设方案,LID 设施组合均能有效削减径流量和雨水污染负荷,且分区布设时,LID 设施组合在上中游分区对径流量的控制效果较好;在相同设计降雨重现期下,各布设方案的削减效果依次为全区>上中游分区>中下游分区>上下游分区>下游分区>中游分区>上游分区;LID设施组合布设在下游分区时的径流量削减率较布设在上游分区提升 5.19%～6.82%,布设在上中游分区较布设在上下游分区提升 1.87%～3.62%,较布设在下游分区提升 16.48%~18.97%;LID 设施组合全区布设较布设在下游分区提升 29.60%～31.17%,较布设在上中游分区提升 12.20%～13.12%。因此,在海绵城市规划建设之前建议全区按需布设 LID 设施,在进行老旧小区改造时可着重考虑将 LID 设施布设在上中游分区。     

泄水建筑物紊流水力特性数值模拟研究进展趋势

本文系统地总结了水工泄水建筑物紊流水力特性数值模拟的理论与方法以及抗蚀体型研究的现有成果，提出了有待进一步解决的问题和今后的研究趋势。     

竖缝位置对竖缝式鱼道水力特性的影响

为了分析竖缝位置对竖缝式鱼道池室内水力特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型和速度-压力耦合SIMPLE算法对不同工况的鱼道进行了数值模拟。模拟结果表明:竖缝位置对主流的形态、主流流速的衰减及竖缝处流速分布影响不大;竖缝位置改变了主流区在池室内的位置,进而影响回流区的分布、大小和流场,竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的25%~35%时,池室内水流流态较合理,能够显著提高过鱼效率。     

不求导加速迭代法在消力池深度计算中的应用

消力池深度计算是底流消能工消能防冲计算的重要内容之一,出池河床无水状态在泄水建筑物运行之前实际存在。为了解决消力池深度计算的困难,构造池深差方程,介绍了不求导加速迭代法（弦截法）计算收缩断面水深的步骤,进而求得消力池深度。结果表明：消力池深度计算值最大对应的下游水深为 ht=φ ''-2/3hk。 研究成果对消力池设计具有重要意义。     

田市抽水站进水前池水力特性数值模拟

借鉴有关弯道水流流速分布的研究成果,计入弯道环流引起的横向动量交换,对曲线坐标系平面二维浅水方程做了修正;采用边界处正交的曲线网格生成技术,处理复杂的计算区域边界。采用修正后的模型对田市抽水站进水前池改造前后的水流流态作模拟分析,来验证改造设计方案的合理性。     

基于海绵城市理念的屋面雨水源头调控技术探讨

为加大城市径流雨水源头减排的刚性约束、减轻城市排水系统压力和增强城市防涝能力,基于海绵城市倡导的雨水就地积存、渗透等理念,本文针对屋面雨水位置水头大、集水效率高的特点,提出利用滑轮组原理对重力流雨水过程自动弃流与收集、利用多种传感器技术以及单片机原理对雨水智能洁净收集与涵养地下水等屋面雨水源头调控技术,通过分析雨水收集过程和涵养地下水过程,论证了调控技术的可行性。同时,分析了利用绿色屋顶系统滞留雨水技术,并归纳出绿色屋顶的施工工艺流程。屋面雨水源头减排与调控方法研究为指导海绵城市建设、提高城市防涝和防灾减灾能力提供技术支撑。     

涌潮作用下丁坝附近水流运动特性的数值模拟研究

采用压力隐式算子分割法(PISO)求解雷诺时均方程和RNGκ-ε紊流模型,建立了描述涌潮作用下丁坝附近水流运动规律的数学模型。水流的控制方程采用有限体积法离散,物理变量采用交错网格布置,自由表面应用流体体积(VOF)法追踪。该数学模型得到实测资料的验证后,数值模拟了钱塘江涌潮作用下丁坝附近的流场、自由水面、涌潮变形和涌潮压力的变化规律等。结果表明:丁坝附近水力特性受涌潮影响较大,来潮初始,丁坝附近紊动强烈,流场和自由水面变化很大;丁坝上涌潮压力急剧增大,且丁坝不同高程处的压力几乎都在同一时刻达到其最大值。