金盆水库上游降雨径流二维泥沙输移沉积模拟

为了探究降雨径流在不同流量、含沙量下对西安市金盆水库水体的影响规律,基于湍流流动模型,对2022年10月降雨径流时期西安市金盆水库上游的泥沙输移和沉积进行了数值模拟,并对所建立模型的可靠性进行了验证。通过对不同流量、含沙量下的径流进行模拟计算,表明在沿程前部断面处,流速越大底部含沙量越小;在沿程后部断面处,流速越大断面含沙量越高;径流含沙量越大,断面含沙量越大,泥沙分布厚度越大。因此,可以根据降雨径流时期来水的流量及含沙量分析泥沙输移沉积的过程,为水库的运行维护提供参考。

三峡水库典型入库水沙序列对比研究

入库水沙序列的选取贯穿于三峡水库从规划到运行的各个环节,直接决定了水库规模、建设周期、运行方式和优化调度等关键方面。基于1961—1970年序列(简称60 s序列)、1991—2000年序列(简称90 s序列)、2011—2020年序列(简称10 s序列)的实测资料,分析各序列的入库水沙特征和发展趋势。研究结果表明:随着序列更新,年入库水量年内两极化特征趋于加重,年入库沙量离散程度趋减。各序列最大洪水年的入库水量无显著差异,但60 s和90 s序列的入库沙量相当,10 s序列的入库沙量少于90 s序列最枯年份。60 s和10 s序列的入库水沙来源相近,90 s序列嘉陵江来沙占比显著减少。主汛期内高来沙月份趋于集中,来沙量占全年比重趋于增大。

国产YRCC.NKG-2800激光粒度分析仪在汉中泥沙分析中的应用

现行的河流泥沙颗粒分析方法过程繁琐、自动化率低,已不能满足当前水利发展的需要。为提高泥沙颗粒分析手段,引进激光粒度分析仪开展准确性和稳定性测试分析,对其基础参数进行适用性优化,提出将激光粒度仪分析结果向传统分析结果转换的思路。

三峡水库运行初期的泥沙淤积特点

针对三峡蓄水运行后的泥沙淤积问题,基于实测资料,采用输沙率法和断面法分析了三峡水库运行初期的泥沙淤积特点。结果表明:三峡水库2003—2013年泥沙淤积总量为15.31亿t,平均排沙比为24.5%,均较论证阶段降低;库区泥沙淤积主要分布在常年回水区的宽谷和弯道河段,宽谷段全断面发生淤积、弯道断面流速较小一侧淤积、峡谷无累积性淤积;常年库区近坝段泥沙淤积速度逐年减小,而上段泥沙淤积速度则呈增大趋势;淤积物粒径沿程分选不明显,常年回水区淤积物中值粒径多在0.01 mm以下。库区峡谷段深泓线无明显变化、尚未出现泥沙淤积三角洲、库尾泥沙淤积上延和尾水抬高不明显,据此初步推断峡谷河段存在富余挟沙力而成为局部侵蚀基准面,整个库区将无统一平衡比降的趋势。

空气间隔装药爆破机理研究

利用爆轰波理论分析了空气间隔装药炮孔内一维不定常激波的相互作用及其在炮孔堵头、孔底的反射过程,同时分析了孔内各点的压力随时间的变化过程,介绍了空气间隔装药爆破的机理及设计参数。基于此,认为应充分利用空气间隔爆破结构的优势,并在梯段爆破中满足以下两个条件:(1)在设计过程中要尽量使稀疏波及从孔底反射的稀疏波传播过程能在整个孔内每一断面都作用到,即稀疏波到达孔底的时间要比从堵头反射的压力波到达孔底要早;(2)反射压力波应该到达空气与爆生气体接触面的时间比从孔底反射的稀疏波到达空气与爆生气体接触面的时间要早。由此通过计算得到了在梯段爆破工程中合理的空气层长度比例值约为30%～42%。计算结论与已有实测成果基本一致。

垂向异重流式水沙分离鳃鳃片型式对水沙分离的影响研究

分别利用加单排鳃片和加双排鳃片垂向异重流式水沙分离鳃模型在含沙浓度为8%,10%,12%,15%,18%,20%的水中进行泥沙沉降的对比试验。通过试验对比分析,证明两种不同鳃片布置方式的垂向异重流式水沙分离鳃中的泥沙沉降速度规律基本一致,由加速下沉和减速下沉两个阶段组成,且两阶段历时基本相同。两种鳃片布置方式的分离鳃中水沙分离效果基本相当。

三峡水库汛期泥沙淤积对坝前水位的滞后响应

河床演变中普遍存在着滞后现象,而以往的三峡水库泥沙研究对滞后现象鲜有考虑。为深入认识三峡水库运行带来的泥沙淤积特征,建立了考虑上游来沙和坝前水位双重影响的泥沙淤积滞后响应模型。基于2003—2017年实测水沙资料,分析了三峡入库水沙特性及汛期泥沙淤积特点,利用滞后响应模型探究了汛期泥沙淤积的滞后规律。结果表明:2003—2012年入库水沙呈现“大水带大沙,少水带少沙”的特点,汛期淤积随坝前水位抬升而增加;2013—2017年入库水沙关系的一致性发生变化,受上游梯级库群拦沙影响,汛期淤积减缓。三峡水库汛期累计淤积与5年线性叠加坝前水位之间有较好的相关关系,汛期淤积不仅与当年来沙和坝前水位运行有关,也与前4年的来沙和坝前水位调度有关。

基于挟沙力的三峡水库泥沙淤积形态分析

三峡水库蓄水运用后,泥沙淤积主要分布在常年库区的宽谷和弯道,峡谷则无累积性淤积。基于实测资料计算了三峡成库前(2001年)和成库后(2003—2011年)的挟沙力,结果表明挟沙力随着不同运行阶段坝前水位的抬高而逐步降低,宽谷河段降低幅度较大,峡谷河段降低幅度较小,泥沙淤积比率逐步增大。宽谷河段挟沙力普遍降至含沙量以下而发生淤积,峡谷河段挟沙力仍大于含沙量而无累积性淤积。流量越大,宽谷河段的挟沙力越小于含沙量,而峡谷河段的挟沙力越大于含沙量,表明宽谷河段淤积主要发生在汛期,而峡谷河段汛期以冲刷为主。由于细颗粒泥沙絮凝沉降以及黏性淤积物难以冲刷,恢复饱和系数淤积取1、冲刷取0.01得到的沿程淤积量计算值与实测值吻合较好。弯道河段计算的淤积量与实测值差异较大,表明弯道河段二维特征明显,利用一维的挟沙力计算淤积量不能适用。

三江源区近数十年河流输沙及水沙关系变化

河川径流及泥沙在保障水资源、塑造河道形态、维持区域环境及生态系统等方面起着重要作用。为探讨三江源区河流输沙及水沙关系,基于三江源区9个水文站径流泥沙观测资料,采用Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检验方法分析输沙量、含沙量的变化趋势及突变特征,利用评级曲线法,分析水沙关系。结果表明:1)从输沙量来看,仅长江源区的新寨输沙量呈显著减少趋势,并在1998年发生突变;2)长江源区新寨含沙量显著减少,黄河源区的黄河沿、同仁及唐乃亥含沙量显著增加,其他水文站含沙量没有显著变化趋势,新寨和同仁含沙量分别在1999和1989年存在突变特征;3)直门达以上的长江源区及澜沧江源区水沙关系未发生明显变化,长江源区的新寨水文站控制区及黄河源区水沙关系发生变化;4)水流挟沙能力的变化表现出了明显的空间差异性,主要分为减弱、增强及稳定3种类型。河流输沙及水沙关系发生的变化,可能与气候变化和人类活动等有关,研究成果可为三江源区流域规划和生态保护,以及下游水库泥沙淤积研究等提供参考。

静水中抛泥过程泥沙云团下落运动机理研究

采用双流体模型研究了抛泥过程中泥沙云团下落运动机理,并通过实验验证了模型的合理性.试验图像表明,双流体模型比单流体模型更适合于这类问题的模拟.数值仿真发现,完整的泥沙云团下落过程可以分为3个阶段:加速下沉阶段、减速下沉阶段、渐近稳定下沉阶段.前两个阶段表现为水与整个云团的相互作用,类似于各向同性异重流,后一阶段表现为泥沙颗粒自然沉降.泥沙云团在加速下沉阶段所引起水的对称涡与泥沙云团的运动是不同步的,对称涡是引起泥沙云团扩散的重要因素.

粗化层破坏的试验研究和机理分析

本文选用粒径为0.05-25.0mm的天然沙,在长16m,宽0.3m,深0.4m的变坡玻璃水槽中进行了3种级配的14组次粗化层形成和连续破坏的试验。在前人研究基础上,根据试验观察和泥沙起动判别条件,将普动作为粗化层破坏的判别条件。在分析试验资料的基础上,初步探讨了粗化层破坏的机理,得到了粗化层破坏的初步水流条件,发现粗化层破坏流速与一般泥沙起动流速不同,粗化层越粗,破坏流速越大。

基于三阶段逐步优化算法的三峡水库水沙联合优化调度研究

针对水沙联合优化调度多目标、高维、难以求解以及泥沙淤积计算具有后效性的问题,以泥沙淤积量为基本目标、发电量为约束目标,利用约束法将多目标水沙联合优化调度模型转化为单目标模型,并采用三阶段逐步优化算法进行求解。以三峡水库水沙联合优化调度为例,获得了满意的水库发电与泥沙淤积的非劣解集及水库非劣运用过程,验证了所建立模型及提出的求解方法的合理性和有效性。

单鳃片分离鳃固液两相流流场三维数值模拟

利用RNG k-ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型,对单鳃片垂向异重流式分离鳃固液两相流场进行了三维数值模拟。结果表明,装置内存在水沙绕鳃片形成的横向异重流和水沙绕容器边璧运动的垂向异重流现象。鳃片上下两侧各存在一个顺时针涡旋,两侧通道与鳃片上、下表面流速较大,其余区域流速很小。三维模型能较好地反应水沙混合物的运动,模拟结果与实际吻合较好。

清涧河“2002.7”暴雨水沙变化状况分析

2002年7月4-5日,清涧河流域发生了一次突发性高强度特大暴雨,水利水保措施受到了不同程度的破坏,为弄清情况、研究问题、分析原因,对此次暴雨的水沙变化状况进行了调查分析,认为“2002.7”暴雨条件下,水利水保措施暴露出了不少问题,但是其减洪减沙作用是不可否认的;随着淤地坝蓄水拦沙作用逐步衰减,需及时加高加固。

沉沙池中调流板对水流调节作用的试验研究

沉沙池是一种重要的泥沙处理工程设施,其作用是沉降含沙水流中有害粒径的泥沙。泥沙在沉沙池中沉降效果的好坏,与池内水流流场分布直接有关。为使沉沙池内水流流场分布更利于泥沙的沉降,对传统沉沙池进行了改进,在沉沙池工作段首部加设调流板来对入池水流进行调节,并用室内模型试验检验调节效果。对试验结果进行分析,表明经过调流板调节后的水流流场分布更利于泥沙在沉沙池内的沉降,可为工程设计提供参考。

基于RBF网络的冯家山水库出库含沙量预测研究

蓄洪排沙是冯家山水库的排沙方式,然而在实际调度运行过程中,对入库洪量和出库排沙泄量的调配缺乏共性关联,排沙泄量未能从定性定量上予以科学界定。针对此问题,文章对冯家山水库蓄洪排沙过程进行了研究,采用RBF网络建立了该水库出库含沙量预测模型,模型根据沙峰、洪峰入库时间与开闸排沙时间的不同分别选择网络结构。采用冯家山水库历史排沙资料对模型进行检验的结果表明,模型训练及检验结果确定性系数均较大。可见,采用RBF网络建立的出库含沙量预测模型是可行的。

挟沙螺旋管流的沙质断面分布

通过实验,对螺旋管流中沙质断面分布情况进行了讨论,进一步证实了螺旋流能有效地输送固粒,造成“悬浮”的气氛,不易淤积的特点。为高浓度、低能耗。

官山水库泥沙设计及减淤问题的探讨

官山水库是一座解决集镇和农村人畜饮水及农田灌溉用水的小(1)型水库,水库的泥沙淤积对水库规划设计和运行管理有很大的影响,水库泥沙淤积问题的处理将会影响水库的有效库容、使用寿命及兴利调节,从而影响水库的经济效益。根据官山水库规划设计中分析计算的来沙量,结合入库水沙条件、水库地形及坝前水位等因素分析泥沙的淤积形态,提出水库在运行管理过程中泥沙的减淤措施,可为官山水库在泥沙防治方面提供参考。

模型试验含沙量测量仪器的分析研究

分析研究了用于模型试验的含沙量测量的方法和相关仪器,重点介绍了烘干称重法、比重瓶法和光电测沙仪。

西江输沙量特性变化及趋势分析

在分析西江近60年输沙量特性变化的基础上,根据库区泥沙淤积及控制站水沙实测资料,运用Brune拦沙率方法,估算干支流梯级水库拦沙量,提出西江水库群拦沙率修正式,并预测在建和拟建水库运行后西江输沙量变化趋势。西江干流梧州站泥沙组成发生显著变化,红水河迁江站来沙所占比例由1990年以前的71. 37%,减小为2003-2016年的12. 57%。1992-2002年干支流水库群年平均拦沙量约为5 979. 3万t/a,拦沙率约为69. 58%;2003-2016年水库群年平均拦沙约为4 577. 2万t/a,拦沙率为77. 11%。大藤峡及柳江拟建大型水库运行后,梧州站沙量将降至约907万t/a,仅为1956-1991年沙量的12. 4%。