黄河花园口水文站多时间尺度径流演变规律分析

引黄入冀补淀工程的主要任务是向白洋淀进行生态补水,同时缓解沿线地区的农业用水缺水问题。该工程自河南濮阳渠村引黄口引水,研究引水口上游的径流演变规律对于保障工程的正常运行具有重要意义。选取1956—2017年黄河花园口水文站的年径流量与该水文站在引黄入冀补淀工程引水期(每年11月至次年2月,以下简称引水期)的径流量为基础数据,采用5 a滑动平均法、M-K趋势检验法与Sen’s斜率估计法检验年径流量、引水期径流量的变化趋势与显著性,采用不均匀系数法分析径流年内分配不均匀性,采用M-K突变检验法确定径流的突变年份。结果表明:年径流量和引水期径流量总体呈减小趋势,年径流量减小率为51.16亿m^(3)/10 a,引水期径流量减小率为6.99亿m^(3)/10 a,说明引水期径流量的减小趋势相对平缓;年径流量和引水期径流量减小趋势均显著,引水期径流量的减小幅度较小;年径流量的不均匀系数在0.290~1.190之间,引水期径流量的不均匀系数在0.038~0.543之间,前者变化比较剧烈;年径流量和引水期径流量均在1986年发生突变。

迷宫流道沿程水头损失试验研究

迷宫流道由于其结构本身的特点,其水流的水头损失以局部水头损失为主,但目前对于沿程水头损失占总水头损失的比例却没有统一的结论。针对以上问题对梯形迷宫流道及齿形迷宫流道内的水流沿程水头损失进行了物理模型试验。结果表明:梯形45°,梯形60°,齿形45°及齿形60°迷宫流道内水流沿程水头损失占总水头损失的比例分别保持在8.1%左右、14.9%左右、2.1%左右及2.9%左右。

基于正交试验的双内齿迷宫灌水器数值模拟

在普通矩形迷宫流道灌水器的竖向流道与横向流道分别加入2个、1个内齿,构成4种内齿相对位置不同的双内齿矩形迷宫流道灌水器,并保持两者最小过流断面一致,以此探求加入内齿前、后迷宫流道灌水器水力性能的优劣,并采用数值模拟及正交试验的方法,选取内齿相对位置、内齿间距、内齿高度为主要因素,选取L16(45)正交表得到16组方案,通过方差分析与极差分析的方法,找到影响其水力性能的主要因素与次要因素,最终得到最优方案组合。结果表明:在普通矩形迷宫流道加入内齿后,其消能效果更好,流态指数减小11.18%~18.01%;影响双内齿矩形迷宫流道的3个因素的主次顺序为内齿相对位置、内齿高度、内齿间距;双内齿矩形迷宫流道灌水器的流态指数最小的结构为竖向流道左上侧与右下侧、横向无涡处加入内齿,内齿间距0.5 mm,内齿高0.9 mm,其流态指数为0.500 6。

双迷宫流道左侧内齿参数对其水力性能的影响

为探究双迷宫流道灌水器内部结构变化对其水力性能的影响,以其竖向流道左侧不同单内齿位置及内齿高度组合为靶向,基于CFD软件建立灌水器水力性能数值模拟模型,计算了9种进口压力下,15种单内齿位置与高度组合的水力性能指标,并通过与同结构的物理试验进行验证,结果表明:无论单内齿位置如何变化,灌水器的流态指数总是随单内齿高度的增加呈先增大后减小趋势,流量系数随单内齿高度的增加呈递减趋势;对于相同的单内齿高度,灌水器流态指数随单内齿在竖向流道的位置由高到低呈先增后减的趋势,而流量系数随单内齿位置变化的影响较小;当单内齿位置在竖向流道左下侧,且内齿高度为0.5 mm时,灌水器流态指数最小,水力性能好。