非淹没刚性挺水植被对弯道水流特性的影响

广泛分布于天然河道浅滩的植被能够改变河流局部的水力特性和泥沙运移过程,为了解植被对弯道水流特性的影响,针对特定流量下凸岸侧含有刚性挺水植被的弯道,对植被密度、位置不同时水流特性的沿程分布规律开展试验探究。通过建立弯道水流概化模型,利用ADV采集三维流速数据,对比无植被和有植被(植被密度分别为0、2.2%和4.5%)条件下的流速分布,定性分析不同工况下植被对弯道水流紊动特性的作用,确定弯道环流的结构及强度。结果表明,凸岸侧植被的存在(在0°~90°弯段,1/4河宽区间内均匀分布)能有效削弱弯道环流强度,但对凸岸区的消减效果并不随植被密度的增大而加强。非植被区上下不同流向水层的分界点位置随植被密度变化而变化,且植被分布对弯道各断面不同水深处的环流结构也有影响。

梯级橡胶坝工程应急调度方案的优化设计

极端暴雨洪水给流域防洪调度带来了巨大考验,依靠单个水库独挑蓄泄重任已不能满足防洪要求,亟需探讨在突发汛情时梯级坝工程的联合应急调度方案。为此,以优化理论为指导,以梯级坝泄流时间最短为目标函数,依据坝群的运行原则,设定各库区的水位、流量等约束条件,综合考虑橡胶坝的塌落时刻及塌落速度(时长),建立梯级坝联合调度优化模型。基于梯级橡胶坝工程实例,模拟计算出坝群在不同洪水频率(1%、2%、10%)下的优化调度方案。结果表明,多变量分析模型(塌落时刻与塌落速度均为决策变量)的设计方案要比单一变量(塌落速度一定)时至少提前10 min完成泄流;在满库的情况下,研究对象中1#—6#级坝体自下而上最快可在75 min内完成腾容迎汛任务,且P=1%的洪水安全调度时限(从调度开始时刻到洪峰抵达工程段上游时刻所隔的时间)严格控制在90 min以内,比常规控制法缩短了至少30 min非必要的时间损耗。梯级坝联合调度优化模型可结合具体洪水量级与工程参数,科学规划各级橡胶坝的塌落方式,加快泄洪进程。尤其是当暴雨中心临近工程段上游时,相应的汇流时间短,优化模型的设计方案能确保梯级水库在较短洪水预见期内安全泄流。

降雨和汇流条件下坡面泥沙输移特征对比

【目的】辨析降雨和汇流条件下松散堆积体坡面泥沙输移及突增的发展规律。【方法】模拟震后松散堆积体坡面,分别设置3个坡度和5个降雨强度进行了降雨侵蚀试验,设置3个坡度和4个汇流量强度进行了汇流侵蚀试验。【结果】降雨试验15°、25°、30°坡面的开始产沙时间均在2~3min范围内;汇流试验10°、25°、35°坡面的开始产沙时间均在1~2 min范围内;降雨试验15°坡面和汇流试验10°坡面在所有试验工况均未发生泥沙输移突增;降雨试验25°坡面仅当降雨强度大于120 mm/h时,发生了泥沙输移突增,而汇流试验中25°坡面在所有汇流量工况下均发生了输移突增;降雨试验30°坡面和汇流试验35°坡面在所有试验工况也均发生了泥沙输移突增。【结论】相似工况下,震后松散堆积体坡面在汇流条件下的开始产沙时间较降雨条件提前;降雨强度或汇流量越大,泥沙输移突增的变化范围越大、发生次数越多。

单颗粒液滴飞溅对颗粒起动的影响

通过室内模拟降雨试验,探究单颗粒液滴飞溅对泥沙颗粒起动的影响。试验共设计4种地表坡度(0,15°,25°,35°)及4种粒径的均匀沙(0.098~0.104,0.104~0.5,0.5~0.78,1~1.4 mm),选取当量直径为4.5 mm的液滴进行模拟试验,同时利用高吸水树脂材料泡发后的水球作为对照组。结果表明,颗粒直径和坡度的变化对颗粒起动的影响较为显著,飞溅子液滴对液滴溅蚀具有重要意义。随着颗粒直径的增大,颗粒的起动逐渐由液滴冲击和子液滴飞溅裹挟共同作用转变为液滴冲击动能传递为主,飞溅携带为辅。当颗粒直径相同时,坡度的增大导致飞溅沙粒不再均衡,斜坡下方的颗粒飞溅量和位移随坡度的增大而增大。坡度越大,下方颗粒溅蚀深度与上方的差距也越大,导致上方颗粒失去支撑,整体失稳垮塌,发生微小滑坡。同种粒径时,树脂水球溅蚀坑的宽深比明显小于相同直径的液滴溅蚀坑,液滴溅蚀量远大于树脂水球直接撞击作用下起动的颗粒量,子液滴的拖曳对颗粒起动具有重要意义。