导流兼泄洪冲沙洞消力池体型优化及河床冲刷研究

导流兼泄洪冲沙洞中消力池经常存在水跃波动范围不稳定、水流跃出边墙等问题。为获得良好的消能防冲效果,通过数值模拟与物理模型试验相结合的方法,对导流兼泄洪冲沙洞泄洪过程的流体运动进行研究,获得流场水力性能参数以及下游河床冲刷情况,分析不同方案对消力池水力特性的影响并进行物理试验验证。结果显示:消力池末端在增设矩形尾坎后水流流态得到改善;同时池内进出口流速降幅最大为7.66 m/s,而压强分布均匀、无负压产生,且消能率达到80.60%。在设计和校核工况下,增设矩形尾坎后河床冲坑范围相较于原方案分别减少12.20 m和13.30 m,其最大冲坑深度分别较原方案减少0.48 m和1.00 m,对下游防护效果明显。研究表明:所设的体型优化方案均能有效的提高消力池的消能效果,在增设矩形尾坎后流场分布均匀且减轻下游河床冲刷的效果最佳。该研究成果可为导流兼泄洪冲沙工程提供参考。

Experimental Investigation on the Shape and Depth of Local Scour Hole Downstream of the Release Structure

Local scour downstream of the release structure is a critical problem to the safe and stable operation of water resources and hydropower engineering. In order to investigate the shape and depth of the scour hole under the equilibrium state of erosion and deposition downstream of an apron, a group of 16 experiments from the hydraulic similarity model test of Dangka Hydropower Station?was conducted with the non-cohesive sediment of different median particle sizes under different flow rates in this study. The control variable method was?to?study the influence of the flow rate and sediment size on the shape of the scour hole to define the number of experiment times of each test group. The results showed that the plane shape of the scour hole was irregular ellipse or semi-ellipse. The depth and size of the scour hole increased with the increase of the flow rate, and decreased with the increase of the sediment size;?the downstream longitudinal slope ratio of the scour hole increased with the increase of the sediment size. The coefficients of the upstream and downstream slope ratio of the local scour hole were 1/2 to 1/6 and about 1/10, respectively.

小浪底水库运用初期下游河道冲淤数学模型预测计算

本文采用清华大学与黄河水利科学研究院共同研制的黄河小浪底水库下游河道冲淤数学模型和三门峡水库蓄水运用及滞洪运用初期实测资料 ,开展了系统的验证计算 ,并以此为基础 ,对小浪底水库运用初期下游河道的冲淤变形趋势进行了预测计算 ,其计算结果对小浪底水库初期运用方式的制订具有指导意义。

水库下游卵石河床冲淤演变规律及机理研究

通过实测资料和模型试验研究了某水电站下游河道卵石河床冲淤演变规律,探讨了宽级配卵石河床的自动调整作用。在天然条件下,水电站下游河道河床稳定,水库运行后,水流的挟沙能力有很大富余,下游河道发生了较大冲刷。试验表明:在不同流量作用下,河床自上而下以冲刷为主,流量越大,冲刷强度越大;在冲刷过程中,水深变大,流速减小,床沙变粗,河道更加稳定。

三峡工程泄洪坝段下游动床冲刷形态演变过程研究

为验证模型试验坝下动床冲刷坑形态与原型之间的差异,探讨下游冲刷演变过程,用散粒料模拟冲刷岩基,选取3组典型工况复演三峡枢纽蓄水以来泄洪坝段下游冲刷情况。研究表明不同阶段的典型试验工况与相对应条件的原型实测地形整体形态基本相似,说明冲坑形态演变与岩基地质特性有关。

国外典型水利枢纽下游河道冲淤演变特点

水利枢纽的修建将引起下游河道水沙条件的变化,尤其是水利枢纽对河流泥沙的拦蓄作用,打破了下游河道原有的相对平衡状况。为适应新的水沙条件,河道将发生冲淤调整,导致下游河势、河型变化,对下游河道的防洪及航运等产生较大的影响。对国外典型水利枢纽修建后下游水沙条件变化特点、下游河道的冲淤演变特点、河势与河型的变化等进行了分析研究。研究结果表明:水利枢纽修建后,下游河道普遍具有冲刷降低的趋势,下游河道的冲淤变化、河势及河型的变化受河岸与河床组成、河道平面形态及水库运行方式等多因素影响。

清江下游红层岩溶及其水化学特征

清江下游地区发育一套第三系的红层,其岩性为砂岩夹泥岩、页岩,下部以成分为灰岩、白云质灰岩为主的砾岩。厚度在300m以上,有一定程度的岩溶发育,其中一个洞穴具有开发价值。为进一步掌握红层地下水水质变化趋势,对红层区地下水采集30组样品进行测试,应用描述性分析、相关性分析等统计方法,总结地下水类型及水化学特征。结果表明:红层区地下水类型主要以HCO_3-Ca或HCO_3-Ca·Mg型为主,地下水化学成分具有明显的空间变异性;2个水点Al超出了地下水V类质量标准值(500μg/L),应引起重视,防治水质污染;19个水点的Sr含量超过了天然饮用矿泉水的标准值(200μg/L),建议进行锶矿泉水的评估工作。

水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究进展

在水利枢纽尤其是水库的拦蓄与调节作用下,下游河道的来水来沙条件显著变化,将导致下游河道不平衡输沙,引起河床冲刷与再造。水利枢纽下游河道的河床冲刷与再造过程,兼具床沙冲刷粗化交换悬移质恢复等多过程耦合的微观水沙运动特性,以及泥沙冲淤床面形态变化纵比降改变河型河势调整等多尺度复杂响应的宏观形态变化。国内外相关研究主要通过实测资料分析、理论研究、实体模型试验和数值模拟等手段,从微观机理和宏观规律2个主要方面开展。归纳和总结了国内外水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究成果,对河床冲刷与再造实体模型试验和数值模拟中的模型沙选择、泥沙恢复饱和系数等关键技术问题的研究进展进行了分析,并指出了需要进一步研究的重点和亟待解决的科技难题。

氧化还原树脂去除脱盐水溶解氧的试验

采用凝胶型阴、阳离子氧化还原树脂和大孔型阴、阳离子氧化还原树脂对去除脱盐水中的溶解氧进行了试验。结果表明:在不同温度和流化床、顺流床、浮动床3种运行方式下,脱盐水分别通过凝胶型氧化还原阳离子交换树脂和大孔氧化还原阳离子交换树脂后,其含氧量均不超过20μg/L,符合发电机内冷水的用水要求;脱盐水通过2种氧化还原阴离子交换树脂后其含氧量均超过60μg/L,不宜用作除氧树脂。

汉江兴隆水利枢纽下游近坝段水位下降成因及防治对策

汉江兴隆水利枢纽2013年运用以来,坝下游近坝段中、枯水期水位较建坝前发生了不同程度的下降,到2018年枯水位最大下降1.67 m,造成船闸闸槛水深不足,影响船舶顺利过闸。基于对该河段实测水文、地质、河床地形资料分析,对坝下游近坝段水位下降的原因和防治措施进行了研究。结果表明:枢纽的清水下泄和河床床沙易被冲动,使河床平滩河槽冲刷下切和展宽,是造成坝下游中、枯水期水位下降的主要原因。为此,提出了对坝下游近坝段平滩河槽进行护底、修筑潜坝等工程措施来防治河床冲刷并适当抬升河道枯水位,同时建议尽快修建引江补汉工程增加汉江中下游枯水期来水流量,从根本上解决船舶过闸问题和坝下游河道中、枯水期水位下降带来的不利影响。

基于随机-动力学模型的非均匀推移质扩散

为了研究非均匀颗粒与均匀颗粒扩散特性的差异,基于随机-动力学模型建立非均匀推移质泥沙运动的间歇朗之万方程,该方程不仅能够模拟推移质颗粒的间歇运动(运动-静止交替)过程,而且能够较好地反映颗粒速度统计分布特征与颗粒受力之间的联系.采用建立的模型对非均匀颗粒长尾分布停时进行模拟,分析均匀颗粒与非均匀颗粒扩散特征的差异.结果表明,颗粒的非均匀性可以导致某些随机量(如停时)满足长尾分布,但因为不满足中心极限定理,这种长尾分布与均匀颗粒的长尾分布将导致完全不同的扩散类型.说明非均匀颗粒在大的时间尺度上表现为弹道运动,这种弹道运动反映出的并不是反常扩散,而是确定性的沿程分选过程.

陆水水利枢纽坝下游河床演变规律分析

本文根据陆水水库1967～1991年的观测勘查资料,着重分析建库后坝下游水、沙变化引起近坝河段冲淤变化情况,研究近坝段河床变形及水力因子变化规律,并讨论、揭示出库站以下河道演变趋势。

潮汐河口支流建闸闸下淤积研究

潮汐河口建闸的关键问题是闸下淤积。在潮汐河口支流口门上建闸,其闸下淤积面貌主要取决于干流主槽的位置,这与在潮汐河口干流上建闸的闸下淤积问题有着本质上的差异。以钱塘江河口支流曹娥江口门建闸为例,应用河床演变分析、动床实体模型和现场冲淤试验预测了曹娥江大闸闸下淤积面貌和淤积速率,为曹娥江大闸的建设提供了科学依据。

浅析马卡维耶夫法在松花江中下游河道造床流量分析中的应用

马卡维耶夫法是进行造床流量分析的常用方法之一,由于马卡维耶夫法有其特定的物理内涵,所以在应用其进行造床流量的分析和计算时,必须要和具体河流的实际结合起来。本文初步探讨了马卡维耶夫法在松花江中下游造床流量分析中的应用,认为用马卡维耶夫法来分析松花江中下游河道的造床流量与实际情况是有一定偏差的。

大坝下游河床下切及其数学模型研究

本文简要介绍了大坝下游河床下切机理及其数学摸型的研究成果,包括清水冲刷宽级配河床下切机理、粗化过程中阻力变化规律、床沙粗细颗粒相互影响、非均匀沙起动概率、推移质不平衡输移方程及河道一、二维全沙数学模型软件包。

长沙综合枢纽下游远期设计通航低水位论证分析

20世纪90年代以来,湘江下游株洲至长沙河段枯水位持续降低.随着人类活动的加剧、枢纽运行后清水下泄冲刷河床等方面的影响,该河段枯水期水位有进一步走低的趋势.为满足远期通航要求,长沙综合枢纽船闸下游按远期将下降1.5 m确定通航低水位.根据湘江株洲至城陵矶河段枯水位变化的情况,分析了该河段枯水期水位变化的主要原因及其变化趋势,在不考虑三峡工程远期不利因素的前提下,论证预留水位下降值的合理性,并采用比降法推算长沙综合枢纽船闸下游远期通航低水位,得出长沙综合枢纽下游预留1.5 m水位下降值是合理且略有富余的结论.

草街航电枢纽下游河床冲淤变形分析

结合嘉陵江草街航电枢纽模型试验,研究枢纽下游局部冲刷对河床变形带来的影响,初步分析了枢纽建成后下游河床冲淤变化机理,从而有利于预测枢纽建成后下游河床冲淤变形趋势。

立堵截流规律再探讨

本文从龙口下游水力条件出发，探讨下游水深、河床糙率以及抛料堆积体对立堵规律的影响。最后又介绍了龙口平均流速的理论计算方法。

分组水流挟沙力级配计算方法初探

从非均匀悬移质输沙不平衡条件入手,借助国内外大量的研究成果和计算方法,结合多年来黄河实测资料,建立了一套适合于黄河特点的分组水流挟沙力级配计算公式,认为分组水流挟沙力级配不仅与床沙级配有关外,还与上游来沙有关。

丹江口水库运行后下游河道冲刷特性分析

丹江口水库的修建改变了原来的来水来沙特性,对水库下游河床造成了不同程度的冲刷。加高后的丹江口大坝为南水北调中线水源工程。工程运用后必将对丹江口水库大坝下游河床、水资源供给及生态环境等方面都将产生影响,为了与工程运用后作一对比,2005年对丹江口水库坝下游丹江口至碾盘山河段进行了一次1/10 000水道地形测量。从历年观测资料看,从丹江口至碾盘山河段即汉江中游各河段河床出现了大量的、不同程序的冲刷,经分析计算得出,坝下游河段冲刷强度随时间及距坝里程的不同而发生变化,并且与来水量密切相关。