电站扩机工程对原船闸航行影响船模试验研究

以湘江近尾洲枢纽船闸扩建工程为例,通过对工程前、后的船模试验数据分析得出了扩机工程对原船闸通航水流条件的影响。扩机工程优化方案基本消除了工程前一线船闸上游引航道中的回流流态,并使得口门区内的纵、横流最大值与工程前相比分别减小了0.23、0.82 m/s;枢纽一线船闸上游航道口门区最大通航流量由工程前的6653 m^(3)/s增加至优化方案中的6963 m^(3)/s,船模试验最不利工况为工况5(Q=12300 m^(3)/s)。优化方案的船模航行效果整体优于原方案,优化方案各流量工况下的平均航速均有所增加。当Q<8200 m^(3)/s时,上、下行最大舵角及最大漂角相对于原方案均有所下降,优化了航道通航水流条件,大大提升了过往船舶的安全系数,但仍要略高于工程前。

湘江近尾洲枢纽扩建工程一线船闸船模通航试验研究

为了设计出更为合理的船闸布置方案,对湘江近尾洲枢纽扩建工程一线船闸的原设计方案和修改方案的通航安全性进行试验研究。在水工模型的基础上,采用小尺度船模技术观察分析船舶在不同流量下的舵角、航速等通航参数。结果表明,修改方案布置比原设计方案布置更加合理,通航水流条件有所优化。在流量Q≤5210 m^(3)/s时,一线船闸上、下游航道的航行参数均没有超过相应限值,总体可满足1000 t自航货船(静水航速18 km/h)的通航要求。综合试验结果分析,建议一线船闸的最高限制通航流量为5210 m^(3)/s。

基于随机森林的内河架空直立式码头损伤诱因反演模型研究

为研究对码头结构损伤不良诱因作用的反演,在内河架空直立式码头物理模型上进行试验,分析码头在超限堆载和不规范靠泊两种损伤诱因作用下的应变规律。结合三峡库区架空直立式码头损伤诱因反演分析,提出基于随机森林的损伤诱因反演模型,并使用物理模型的试验数据对模型进行评估。结果表明:由物理模型试验得到靠江侧和靠岸侧基桩轴向应变分布规律,靠江侧轴向应变特征较靠岸侧明显,更适合作为反演输入;随机森林反演模型能够对物理模型损伤诱因的类型、位置、强度进行较为准确的反演,损伤类型的精度达到0.98,损伤位置的精度达到0.99,损伤强度的精度达到0.99。

非对称河道窄缝挑流轨迹及冲刷规律试验研究

基于某水电站模型试验,系统探究了非对称河道内不同收缩比窄缝消能工的挑流轨迹和冲刷规律。研究表明窄缝挑坎出口的收缩比对冲刷坑的形态影响明显,随着收缩比的减小,挑坎两边的侧墙将水流向中间挤压,同时出射水舌在空气中充分扩散,进一步掺气消能,导致冲刷坑的深度降低、范围增大。对于非对称河床,相同流量下河床冲深会随着β增大而加大,但其冲刷横向扩散范围会显著减小。对水舌外缘挑距的公式开展了对比研究,当收缩比β>0.2时,陈忠儒公式的计算结果与试验值吻合;当β=0.2时挑流轨迹计算应采用修正后的水工计算手册公式。

东江下矶角枢纽施工期通航问题研究

东江下矶角航电枢纽是以航运为主、发电为辅的综合利用效益型枢纽,实施分期施工、分期导流。根据枢纽施工导流正态整体物理模型试验成果,分析了枢纽现状及各施工导流期通航水流条件,表明墨园浅滩段枯期水浅,天罡山凸嘴卡口水流急、流态差,船舶航行困难。针对碍航问题,提出了改善施工期通航水流条件的工程措施和施工期船舶航行操纵建议,较好地解决了枢纽施工期通航问题。

向家坝水电站日调节非恒定流的传播特征研究

水电站的调度运行改变了天然河道的水流条件,日调节引起的非恒定流导致坝下游河道的水位陡涨陡落、流速时大时小、流态时好时坏,对下游的航道维护、船舶的安全航行及港口、码头的正常作业等产生不利的影响。文章以向家坝水电站为例,按照其典型调度运行方式,建立几何比尺为1:100的物理模型,根据向家坝电站日调节试验在坝下游长河段所引起的的水位及流速等数据,总结出向家坝水电站日调节非恒定流的水位及流速在不同河段的传播特征,为研究电站日调节非恒定流对坝址下游长河段航道条件的影响提供理论依据。

贵港二线船闸闸室双明沟消能工布置及消能特性研究

以贵港二线船闸闸室内双明沟消能工布置为研究对象,建立1:30的整体物理模型。利用多普勒流速测量仪(ADV)、电阻式拉力仪、UBL-2超声波浪/水位采集分析仪等,对闸室内消能后各水力特性进行测量,分析消能特性。试验研究表明:经过优化后的双明沟消能工布置,使船闸闸室内横向水流分配均匀、局部紊动较小,船舶系缆力满足规范要求,闸室内船舶靠泊条件更好。

SPH法模拟立面二维溃坝流动应用研究

光滑离子流体动力学(SPH)法是一种纯拉格朗日(Lagrange)无网格方法,近年来发展日趋成熟。对SPH法的基本原理、核函数及控制方程离散格式、边界处理方法等进行了介绍。在此基础上建立了数值水槽模型,模拟了立面二维溃坝流动问题,并将所得结果与VOF法及模型试验得到的结果进行比较,结果表明:SPH法能够捕捉到流体的飞溅及融合现象,适于模拟具有瞬时极大变形等物理力学问题。

澎溪河春夏季节藻类群落结构与水质状况研究

三峡水库自建成运行以来,澎溪河流域富营养化问题日益突出。本研究在2014年4-7月易发生水华的春夏时期进行,对澎溪河流域藻类群落结构特征及水质状况进行跟踪分析。结果表明:水华发生时,水环境特征发生显著变化,水质状况恶化,藻细胞密度急剧升高,藻细胞密度最高达到1176×104cells/L,水华藻种为角甲藻和铜绿微囊藻,藻种种类单一,藻类多样性显著变低。空间分布上,藻细胞密度从上游向下游呈增高趋势。相关性分析表明:藻细胞密度与TN、TP呈显著正相关,藻类大量增殖爆发与水体营养盐浓度升高具有重要联系,澎溪河流域水华问题的防治有赖于对流域内营养盐排放的有效治理。

基于小尺度船模技术的小半径回头弯曲航道试验研究

回头弯曲航道流态复杂,严重威胁船舶通航安全。采用小尺度船模技术研究了枢纽通航,根据实船船型尺度参数、操纵性能指标,制作了实船的小比尺船模,进行了模拟实船航行的试验研究;选择小半径回头弯曲航道的航槽半径r=360、440、480 m及自选航线这4种船舶航行方案,研究了Q=1160、4000、6000、7550 m 3/s这4个代表流量工况下,船模航行的最大舵角R max、最大漂角D max、航速V等参数;综合评价了回头弯曲航道整治设计方案。结果表明:自选航线的船舶航行方案比其他3种预设航槽方案好;上、下行的航行难度随4种代表流量Q的增大而增大;指出了船舶通航难点,提出了最优航线和安全驾驶方式。研究结果可作为小半径回头弯曲航道整治的依据。

基于4G移动通信系统的车联网关键技术研究

车联网是未来汽车的发展方向,也是信息化社会的必然需求。4G移动通信系统为车联网的实用化提供了关键的无线信道资源。为了使车联网尽快投入使用,研究了车联网的运用模式和系统结构,设计了车载终端和车联网信息中心,创新性地提出了智能导航、智能交管、信息发布、车间通信等车上应用的技术原理和实现方案,并研制了系统样机。通过样机验证,系统可提供多种车上信息服务,可有效提高车辆信息化水平,提高道路通行效率和车辆管理水平。

基于RMTP协议的无线电监测台站互连技术研究

当前我国各地均建设了一定数量的无线电监测台站和监测网,但不同厂家集成的监测系统之间无法互连互通,严重制约了监测台站的效能发挥。通过适配RMTP协议,不同的无线电监测台站可以相互连接,从而实现联合监测和数据共享。

犍为枢纽施工期船闸低水通航条件研究

岷江犍为航电枢纽工程是岷江乐宜段近期渠化的4个梯级中的第3级,对发展岷江航运和流域经济具有重要作用。为保证低水施工时段过闸船舶的安全,通过实船试验测定船闸上下引航道通航水流条件及船舶航行姿态等相关参数,分析低水期船闸通航的可行性及安全性。结果表明,船舶基本可安全进出闸,船闸灌泄水无不良流态,船舶系缆力满足要求,但船闸下游口门区斜流较大,应谨慎驾驶,必要情况下应停航。

水力式升船机控制阀门选型水力特性试验研究

为满足水力式升船机向巨型化发展的需求,进一步开展其控制阀门的选型研究十分必要。本文针对较为适应水力式升船机运行特性的两类工业阀门——活塞式调流阀与固定式锥形阀,研制了一种工业阀门水力特性试验装置,进行了系统全面的水力特性对比试验研究。研究成果表明,锥形阀的泄流能力明显优于活塞阀,流量系数随开度变化的线性度更高。两类阀门均以雾状空化为主,活塞阀对冲出流容易形成漩涡空化,对管壁的空蚀作用更强;锥形阀出流较均匀,流场结构更简单稳定。等流量系数下,两类阀门的抗空化性能差异不大,说明锥形阀近似于通过降低抗空化性能换取了更高的泄流能力。相同试验条件下,锥形阀阀后管壁沿程时均压力更高,压力脉动更弱。可见,锥形阀的综合水力特性优于活塞阀,更为适应未来水力式升船机的发展需求。

多排式气幕防波堤消浪性能数值模拟研究

基于CFD工具,以不可压缩雷诺平均N-S方程、k-ω SST方程为控制方程,利用VOF方法追踪气液两相流界面,建立数学模型,对气幕防波堤的消浪性能进行研究,通过对比透射、反射系数,数值模拟计算结果与物理模型试验结果吻合良好。在此基础上,讨论了静水中不同气幕排数及间距下气幕周围的流场特性,进而分析了气幕排数及间距对不同周期波浪消浪效果的影响。结果表明当供气量较大且其间距为单排气幕两侧最大水平流流速之间的距离时,双排式气幕防波堤能有效增加其消浪效果,尤其是可以增大对较长周期波浪的消浪效果,但当气泡帷幕增加到三排时,其消浪效果由于供气量的分散没有显著提升。该研究结果为气幕防波堤在实际工程中的设计和应用提供了理论支持。

岷江犍为航电枢纽下引航道口门区通航条件研究

岷江犍为枢纽下引航道口门区及下游连接段河床左高右低,口门区通航水流条件十分复杂。通过整体模型和船模试验,提出了岷江犍为航电枢纽下引航道口门区通航条件的改善措施。研究表明,扩大下游开挖范围、适当保留原始河床、合理调整泄洪(冲沙)闸的开启方式等措施对改善下引航道口门区通航条件是有效的。

水力式升船机控制阀门水力特性试验研究

控制阀门是水力式升船机所特有的核心设备,深入全面地掌握其内部及附近的水力特性,关乎水力式升船机的运行效率及安全。针对世界上第一座水力式升船机的控制阀门--活塞式调流阀,通过物理模型试验进行了不同开度、背压、压差条件下的水力特性试验研究,重点关注阀门的流量特性、空化特性以及阀后管壁压力特性。研究结果表明:活塞阀控流精确,可将空化限制在阀口及以外,对阀门自身保护较好;但在小开度时过流能力偏低、流态不稳定、阀后管壁压力受流场影响明显,不利于管道安全。

向家坝非恒定流对航道通航条件影响的试验研究

非恒定流对下游河道通航条件影响是向家坝工程实施时需要考虑的主要问题。传统的通航条件影响研究,不能全面准确反映航道水流条件和边界条件对船舶航行的综合影响以及船舶与航道水流条件的相互作用。利用小比尺船模测控技术,通过与实船相似性分析和操纵性能率定,试验研究向家坝非恒定流对下游河道通航条件的影响,结合试验研究成果定量分析主要影响因素,为向家坝工程方案的设计优化提供了科学可靠的数据基础。

澜沧江景洪电站日调节运行方案的研究

运用一维非恒定流数学模型对电站日运行方案进行研究:采用Preissmann隐式格式建立一维非恒定流数学模型,通过物理模型试验结果对数学模型计算结果进行了验证,在两者结果吻合较好的情况下,对景洪电站4种日调节工况下澜沧江景洪电站下游约85 km河段的水流条件进行了非恒定流计算,通过景洪电站日调节4种运行工况下的非恒定流特征参数:下游河道水位日变幅、小时变率和20 m in变率,分析景洪电站4种工况的非恒定流水流条件对景洪电站下游河道通航水流条件的影响,得到了对下游河道通航水流条件较小的景洪电站运行工况。

山区河流港口工程斜坡嵌岩桩竖向承载能力分析

采用ABAQUS软件模拟山区河流港口工程斜坡嵌岩桩竖向承载工况,建模过程考虑斜坡钻岩成孔、桩混凝土浇筑、桩基承载等流程,考虑材料和桩岩接触非线性影响,建立斜坡-嵌岩桩系统三维模型,经斜坡坡度、桩径、桩嵌岩深度等参数分析,提出斜坡坡度对嵌岩桩竖向承载力的影响度,分析斜坡嵌岩桩的竖向承载特性。研究表明,斜坡坡度变化导致的桩前岩体缺失效应和桩后岩体增强效应将显著影响斜坡嵌岩桩的竖向承载力;在工程设计中,应综合考虑斜坡坡度、桩径和嵌岩深度等因素对斜坡嵌岩桩竖向承载能力的影响,经经济性和适用性比较,确定合理的设计参数。