水流冲刷作用下单体土工袋稳定特性试验研究

【目的】为探究水流冲刷作用下单体土工袋在河流护岸结构中护底处的稳定规律,【方法】基于塔里木河土工袋护岸工程,搭建水槽模型试验平台,制作了不同规格土工袋模型。讨论Robin体积公式在实际工程应用中的不足。基于土工袋试验结果,分析了土工袋充填率、长宽比、下垫面糙率、摆放形式等实际工程中重点关注因素与稳定性的响应规律。【结果】试验结果显示:土工袋所受推力FD随充填率的增加而逐渐增大,升力FL随充填率的增大先增大后减小;长宽比大于2.33时,土工袋顺水流放置时稳定性逐渐降低,而垂直水流放置时,土工袋稳定性随长宽比的增加一直降低;通过改变土工袋与下垫面的糙率可有效提高土工袋的稳定性。【结论】结果表明:充填率通过直接影响装填后土工袋有效受力面积,进而影响使土工袋失稳的FD和FL的大小;土工袋的稳定不仅与充填率有关,还受土工袋长宽比设计的影响,较大的长宽比不利于土工袋的稳定,且顺水流、垂直水流放置时稳定能力差别很大;实际工程中可在护底处土工袋下方铺设土工布,一方面可提高土工袋的摩擦稳定能力,另一方面也可起到一定的反滤作用。

入池流量与倾角对鱼鳃式沉沙池内水沙二相流的影响分析

为提高沉沙池的除沙效果,提出了一种新型除沙措施即鱼鳃式沉沙池。鱼鳃式沉沙池在池室内部布设多组倾斜的过滤网片,利用滤网拦截泥沙,提高泥沙沉降效率。采用物理模型试验和数值计算方法,分析不同流量和滤网角度下的流场分布和除沙效果,以此得到较优的结构型式,为该类沉沙池的工程设计和技术推广提供理论参考。结果表明,植入鱼鳃装置后沉沙池的泥沙截除率提高了12.5%~22.0%。数模计算进一步揭示,鱼鳃式沉沙池内流速变化分为五个区域,含沙量变化沿程呈现四个不同阶段。在泥沙沉积量计算中,最大泥沙沉积区出现在第一、二片滤网底部,建议增大鱼鳃装置前部的滤网孔径,使鱼鳃装置设置更加合理。

水利枢纽中的鱼道设计及试验研究

结合新疆北岸干渠鱼道工程设计,总结分析了国内外鱼道的发展现状和趋势;详细介绍了鱼道的分类,布置位置,鱼道的主要结构尺寸,鱼道进出口的选择。并通过物理模型试验,分析验证设计的合理性。

长距离变径变糙率无压隧洞典型区段的过流能力分析

为研究某长距离无压引水隧洞部分洞段改变衬砌方案后能否满足原设计流量的问题,采用模型试验和理论计算的方法分析了该隧洞典型区段的过流能力。该隧洞典型区段共有4种洞径,2种糙率,为满足阻力相似条件,对比测试不同材料,并进行糙率率定。对3种运行工况的过流能力及水流特性进行测试与分析,得出工况1可安全过流,工况2部分洞段净空余幅不足,最小余幅值为14.39%,工况3大部分洞段不满足安全过流。对比试验值与理论计算值,二者结果较接近,且试验值偏安全,可为该工程施工、运行提供理论依据。

鱼鳃式沉沙池结构参数与沉沙效果试验研究

新疆滴灌首部常利用条形沉沙池沉降泥沙,通过在池内增设物理装置可提高除沙效率。鱼鳃式沉沙池在池室内部布设多组倾斜的过滤网片,利用滤网拦截泥沙,提高泥沙沉降效率。为分析鱼鳃式沉沙池过滤效果,对鱼鳃装置的滤网角度、目数、间距和滤网空间位置参数进行物理模型试验,研究不同组合条件下的沉沙效率。试验结果表明:滤网安装角度45°、目数100目、间距30 cm、距离池底20 cm时,鱼鳃装置的结构尺寸较优。在相同沉沙容积下,鱼鳃式沉沙池比相同尺寸条形沉沙池的沉沙效率提高了24.13%,除沙效果显著,可作为一种新型沉沙池进行推广应用。

消力坎对条形沉沙池泥沙沉降的影响试验分析

沉沙池布置受地形限制影响泥沙沉降,通过增加辅助稳流装置,可以有效提高沉沙池除沙效率。采用模型试验、计算对比、归纳整理等方法,研究分析条形沉沙池进口陡坡扩散段底部增设消力坎的稳流功能。调整消力坎的尺寸、数量、位置等参数,最终得到进口水流均匀、池箱内流速满足要求的结构布置型式。进入沉沙池内的流速显著降低,除沙率比改造前提高了12.58%以上。采用消力坎稳流,结构简单,除沙效果明显,可作为一种新型的沉沙池辅助除沙方式。

无压流隧洞渐变段局部水头损失系数计算的创新方法研究

在长距离无压输水隧洞设计计算过程中,往往很难准确把握渐变段局部水头损失的大小,这就为实现精准输水设计增大了难度。为了探寻一种无压输水隧洞不同尺寸渐变段的局部水头损失系数的计算方法:过流面积比法,根据渐变段两个断面之间的水流能量方程,依托水工模型试验,应用“四点法”分别对于渐变段4个测点的水位、流速进行测试,利用局部水头损失的测算观测数据,分别采用比拟法、面积比法、直接法计算得出隧洞渐变段局部水头损失系数,与现行标准、文献进行相互对比,分析得出实用性与相关性,并得到结论认为,过流面积比法作为一种创新方法,具有一定的实用价值,为解决类似流态的渐变段局部水头损失系数计算提供借鉴。

流量对河水滴灌重力沉沙过滤池内流速分布的影响

为研究流量对河水滴灌重力沉沙过滤池流速分布规律的影响,该文对5种不同流量下的水沙两相流流场进行了数值模拟。通过对不同流量下流速沿程分布规律、流速沿水深方向分布规律及水沙分离效率的对比与分析,可知河水滴灌重力沉沙过滤池的适宜流量范围为0.05~0.2 m3/s,进水流量越小,流速变化幅度也就越小,越有利于泥沙沉降,水沙分离效率不小于72.5%。不同流量下沉淀池中流速沿程变化规律可分成3个阶段:流速迅速增加阶段、流速缓慢减小阶段和流速迅速减小阶段。清水池中流速方向与沉淀池的相反,流速沿程减小。受进水口、出水口和固体边界,以及侧向溢流堰的影响,不同流量下河水滴灌重力沉沙过滤池中的流速沿水深方向分布规律有差别。当流量为0.05和0.1 m3/s时,远离进水口、出水口及侧向溢流堰的位置,流速沿水深方向的分布规律包含流速迅速增加、流速缓慢减小和流速恒定3个阶段,而清水池则只包括流速迅速增加和流速恒定阶段。研究可对大首部的应用提供参考。

河水滴灌重力沉沙过滤池中浑水流场分布规律

为研究河水滴灌重力沉沙过滤池中的水力特性及流场分布规律,采用Fluent软件中的标准k-ε模型和混合物模型计算了其关键建筑物沉沙池内的水沙两相流流场,并将数值计算结果与物理试验实测数据进行了对比,发现数值计算结果与物理试验结果吻合较好,采用的数学模型可以模拟沉沙池中的水沙两相流运动过程,具有一定的准确性和可靠度.根据数值计算结果可知:沉沙池中浑水流速沿水深方向上的变化规律包含流速迅速增大、流速快速减小及流速恒定3个阶段;含沙量沿水深方向上的分布规律可分为清水层、等浓度层、沉降层和压缩层.基于数值计算结果,提出沉沙池尾部和侧向溢流堰处应采取一定措施,防止水流产生局部回流和旋涡,减少泥沙被带出沉沙池外,从而提高水沙分离效率.

河水滴灌重力沉沙过滤池的清水流场模拟

为研究河水滴灌重力沉沙过滤池的水力特性及流场变化情况,采用多孔介质模型、κ-ε模型及VOF多相流模型对其进行了数值计算,并将计算结果与物理模型实测数据进行了对比,发现数值计算结果与物理模型结果吻合较好,说明采用的耦合模型具有一定的准确性和可靠度,并采用该耦合模型对沉淀池内水深方向的流速分布规律和流场进行了分析。结果表明,水流流速沿水深方向上的分布规律包含流速迅速增加和流速恒定2个阶段;沉淀池中存在横向水流流动和环形漩涡,并在尾部形成回流现象,不利于泥沙沉降,其结构有待进一步优化。

新疆叶尔羌河流域山区降水与平原河川径流关系研究

基于叶尔羌河流域山区历年积雪面积、冰川和逐月径流资料,采用典型相关分析法研究了积雪与水系河川径流之间的关系,获得了一些有益的结论,可为平原区防洪预警预案及水库的蓄水方案的制定提供决策依据。

河水滴灌重力沉沙过滤池物理试验研究

农业高效节水技术在新疆地区发展很快,但作为主要供水水源的地表水含沙量较高,影响了该技术的广泛推行。为此,需要研究能有效处理地表水泥沙、满足滴灌水质要求、投资相对较少的除沙装置,河水滴灌重力沉沙过滤池比较好地解决了这一问题。以河水滴灌重力沉沙过滤池为研究对象,通过物理试验研究沉淀池长25 m,侧向溢流堰长分别为5、3、2 m的沉沙过滤池除沙效果,结果表明:在沉淀池长25 m的工况下泥沙总处理效率可达50%以上,侧向溢流堰长度选取3 m比较合适,满足出池水质要求的进口最大含沙量约为1.5 kg/m^3。

重力沉沙过滤池模型试验研究

为了满足高效节水面积快速发展的需要,地表水将逐步取代地下水作为主要供水水源,地表水需要解决泥沙处理问题。河水滴灌重力沉沙过滤池是新近发明的一种沉沙池,该系统利用沉淀池和过滤网的有机结合进行除沙和清除水中杂质。通过物理模型试验,对重力沉沙过滤池中各部位的水深、流速、含沙量、泥沙粒径等进行测试分析,得到了沉沙池中泥沙分布规律和除沙效率,系统总的除沙效率达到54%以上,其中过滤网除沙效率为8%左右。虽然过滤网除沙效率有限,但其处理水中杂质效果明显。综合试验成果得到了给定流量下的重力沉沙过滤池最优结构尺寸。通过模型试验对已建工程提出了结构优化建议。

河水滴灌重力沉沙过滤池对河水泥沙处理效果的试验研究

河水滴灌重力沉沙过滤池工程是通过简单的工程措施将地表水中的泥沙、有机物等进行沉淀和过滤,使处理后的河水水质达到滴灌最末级管路及滴头允许的范围内。其工程构造包括沉沙池、过滤网、引水管道、冲沙廊道等。文中对联丰村重力沉沙过滤池进行现场试验,通过试验结果分析,在河道泥沙含量小于2kg/m3时,经过重力沉沙过滤池对泥沙的处理,出池河水能够达到滴灌水质要求,泥沙含量显著降低;河水经过过滤网处理后,清水池中泥沙粒径在0.1mm以下,同时滤网还有清除浮游生物及水中杂质的作用。通过试验说明,这种形式的沉沙池在处理含沙量较低的河水时效果明显,沉沙加过滤优于传统箱式沉沙池。今后将继续优化布置形式、结构尺寸、滤网角度,使其适应不同泥沙含量的河水处理。

鱼道流量系数的试验研究

通过宽顶堰计算鱼道的过流量,研究鱼道流量系数的变化规律,得出流量系数计算公式。试验反映出鱼道的流量系数与常规堰的流量系数变化规律正好相反。

克克其汗水库除险加固工程大坝渗流和结构安全分析

水库除险加固后应确保大坝渗流及结构稳定,水库的渗漏量减小。以新疆克克其汗水库为例,对水库除险加固前后的大坝渗流及大坝结构安全进行了模拟分析。结果表明:通过计算水库加固后年渗漏水量减少了34%,实际运行期间年渗漏量减少了48%,水库渗漏量减小明显。在各种组合工况下,坝体、坝基满足渗透稳定要求,上下游坝坡均能够保持稳定。除险加固工程达到了预期目的。

重力沉沙过滤池与条形沉沙池沉沙效果对比研究

新疆水资源紧缺,农业高效节水发展很快,大量滴灌面积需要地表水进行灌溉。地表水作为滴灌供水水源,需要将水中有害泥沙和固体颗粒物清除掉,否则容易淤堵滴灌器滴头。沉沙池可以较好的处理泥沙,但对密度小于水的固体颗粒物及有机物则无能为力。为此,需要一种装置能够清除这类杂质。河水滴灌重力沉沙过滤池较好的解决了这类问题。为了从理论上阐述清楚其相对于传统沉沙池具有的优势,通过物理模型试验进行综合分析。数据成果反映出,由于过滤网的作用,重力沉沙过滤池比条形沉沙池的沉沙率提高6%以上,主要是过滤网清除了一部分泥沙。试验反映出过滤网在清除杂质方面效果明显,水中杂质基本上都可以清除,出池水质满足滴灌用水要求。通过对试验的进一步研究分析,对重力沉沙过滤池的结构尺寸进行了优化。

重力沉沙过滤池对高含沙河水的沉沙效果分析

由于地下水的严重超采,河水将逐步作为新疆农田节水灌溉的替代水源,河水中泥沙的去除率是河水能否推广的主要障碍,目前科技人员在研究各种装置用于降低河水中的泥沙。其中重力沉沙过滤池是清除泥沙比较好的一种除沙装置,其构造包括沉沙池、过滤网、清水池、集污槽等。该工程利用沉淀池与过滤网对泥沙进行两级处理,出池水质泥沙含量有明显降低。通过对玛纳斯县五圣宫村重力沉沙池一个灌溉期的现场含沙量试验研究和分析,结果表明,该重力沉沙过滤池对河水泥沙总处理率可以达到46%左右,出池泥沙粒径在0.05 mm以下。重力沉沙池增加过滤网结构型式后,沉沙效率可以提高30%以上。可以看出,采用这种结构型式的沉沙池,在处理泥沙方面较传统的沉沙池有一定的优势,利用过滤网可以将水沙进行强制分离,尤其对细颗粒泥沙比自然沉降效果显著。

塔尔郎渠首水工模型试验研究

渠首各建筑物位置设计时,要综合考虑泄洪、排沙、引水三者之间的制约关系。在满足引水条件下,尽量避免泥沙进入引水渠道;防止闸前、后出现冲淤现象。解决好上述问题的关键,是合理确定各建筑物的高程及相互之间的平面位置。为了验证塔尔郎渠首工程各建筑物的相对位置是否满足设计要求,进行了模型试验。成果表明:渠首引水闸底板高程偏低,闸室进沙量较大;渠首泄洪排沙闸在校核流量下,闸墩及闸门顶高程偏低;泄洪槽末端出口处的冲坑深度大于设计值。因此,对引水闸进口底板及平面结构进行了调整。经两次优化后,渠首工程引水防沙满足设计要求。为了减少泄洪排沙闸及泄洪槽的淤积,提升引水质量,提出了各种工况下的闸前壅水运行调度方案。

新疆呼图壁白杨河煤矿工程水资源论证研究

根据建设项目所在区域水资源状况、项目取用水量,确定了水资源论证等级及分析论证范围。进而对项目的取用水合理性进行分析,论证了取水水源方案与水量,分析了取水影响,退水处理方案与影响。结果表明：建设项目取用水合理,取水水源是可靠和可行的,建设项目取水对区域水资源和其他用户影响有限,建设项目退水处理方案合理可行,不会对水功能区和第三者产生影响。研究成果将作为建设单位取退水的控制与实施依据,并为当地水行政主管部门办理取水许可提供了数据支撑。