边墩纵向宽度对回流长度的影响研究

采用试验和三维紊流模型相结合,对长方体边墩在不同纵向宽度条件下的回流长度变化规律进行了研究。三维模型采用大系数法与壁函数法相结合对边墩区域边界进行了处理。研究结果表明:在模拟条件下,边墩后的回流长度随着边墩宽长比的增大而减小,在边墩宽长比较小时,边墩的宽长比对边墩后回流长度的影响较为敏感;当边墩宽长比大于4左右后,回流长度变化较小,此时已相当于河道的突扩问题。以边墩宽长比为0.02(丁坝)时的回流长度L0为基准,利用实测资料建立了不同边墩宽长比条件下的回流长度计算公式。

丁坝回流长度的变化

丁坝的回流长度是反映丁坝作用强度的重要指标.根据水槽试验数据和数学模型计算结果,分析了丁坝回流长度随丁坝附近河床发展过程的变化以及丁坝的相对回流长度与相对河宽的关系,随着丁坝局部冲刷坑的形成,丁坝回流长度明显减小,丁坝的相对回流长度随相对河宽的增大而减小.

梯形断面明渠丁坝绕流水力特性三维数值模拟

采用两相流混合模型,并选取RNG k-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对梯型断面明渠非淹没式丁坝绕流水力特性进行了三维数值模拟。采用有限体积法离散计算区域,求解速度与压力耦合方程组时使用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,模拟自由水面时采用了VOF(Volume of Fluid)法。对丁坝后不同的回流长度进行了分析比较,并将模拟结果与实测资料进行了对比验证,结果表明两者吻合较好,相对误差小于8%,说明该模型能够很好地模拟明渠丁坝绕流的水力特性分布规律。

基于减小坝头局部冲刷的非淹没式水力插板透水丁坝群优化试验

为了寻找水力插板透水丁坝群减小坝头局部冲刷的最佳设计参数和布置方案。文章在双丁坝布置的情况下,通过改变第二、三个丁坝的间距,第三个丁坝的挑角、透水率、长度进行单因素试验,得出各单因素与第三个丁坝坝头冲刷坑深度的回归方程。再从每组单因素试验结果中选择最佳试验水平,利用L9(34)正交试验设计表设计4因素3水平的正交试验。正交试验结果表明:4个单因素对第三个丁坝坝头冲刷坑深度的影响为:丁坝长度>丁坝间距>丁坝透水率>丁坝挑角。水力插板透水丁坝群减小坝头局部冲刷的最佳设计参数和布置方案:第一个丁坝长度,第二个丁坝长度,第三个丁坝长度与河宽的比值分别为0.25、0.21、0.21;第一个、第二个丁坝透水率为30%,第三个丁坝透水率为20%;第一、二个丁坝间距与第一个丁坝长度的比值为3,第二、三个丁坝间距与第二个丁坝长度的比值为2;第一个、第二个和第三个丁坝挑角为60°。

透水丁坝坝后回流区长度研究

基于沿水深方向积分的平面二维水流运动方程组,在采用合理的假定条件下,推导出透水丁坝坝后回流区长度计算公式,研究结果表明,透水丁坝坝后回流区长度不仅与坝长、水深、糙率、面积缩窄比、河宽缩窄比等因素有关,而且与丁坝本身的渗流量有关。

吸、喷水法减小丁坝下游回流尺度的试验研究

由于流动边界出现凸出障碍物引起边界层分离,导致回流发展、水流流态恶化等一系列问题,在水利、航道及电站等工程中是一种普遍存在的现象。从控制边界层的思路出发,采用"吸、喷"水方案,即在凸出障碍物与水流平行的边界略上部位将一部分边界层水流吸走,并在其下游喷出增加边界层的动量,可以减小障碍物下游的回流尺度。在50cm宽水槽中进行的试验表明,采用这种方法是非常有效的。

水力插板透水式双丁坝坝头局部冲刷优化试验

水力插板透水丁坝为一种新型丁坝,丁坝坝头局部冲刷严重危害丁坝的稳定性和安全性,而双丁坝是丁坝群的组成单元,合理的布置和设计双丁坝至关重要。在第一个丁坝布置的情况下,通过改变丁坝间距及第二个丁坝的挑角、透水率、长度进行单因素试验,获得各单因素与第二个丁坝坝头冲刷坑深度的回归方程,再从每组单因素试验结果中选择最佳试验水平,利用L9(34)正交试验设计表设计4因素3水平的正交试验。结果表明,4个单因素对第二个丁坝坝头冲刷坑深度的影响为丁坝间距>丁坝长度>丁坝透水率>丁坝挑角。进而获得以减小丁坝坝头冲刷坑深度为目的的水力插板透水式双丁坝经济合理的设计参数和布置方案为丁坝间距90cm,第一、二个丁坝长度分别为30、25cm,第一、二个丁坝透水率为30%,第一、二个丁坝挑角为60°。

黄河下游丁坝缩窄河道泥沙冲淤特性试验研究

通过动床模型试验研究了黄河下游裴峪至官庄峪丁坝缩窄河段,在河道不同位置布设丁坝,不同情况下丁坝相对长度(丁坝长度与原河道宽度之比值)对河道泥沙冲淤变化的影响。结果表明:水沙运动要素变化受丁坝布设位置和长度等影响较大,随着丁坝相对长度的增加,汛期主河槽冲刷量和滩地淤积量逐渐增大,主槽范围相应扩大,其高程普遍呈下降趋势,特别是缩窄断面导流堤顶端部位出现明显的局部冲刷坑,束水冲沙、增大输沙能力的效果明显。当丁坝相对长度大于0.50时,主流线偏移、断面流速分布和河床冲淤的变化速率明显增大,不利于河道稳定。

正挑丁坝附近可溶性危险化学品扩散示踪试验

利用水槽试验台在不同泄漏位置及不同长度丁坝情况下完成可溶性危险化学品泄漏扩散示踪试验,获得泄漏源位置和丁坝长度改变时正挑丁坝周围水流流态及可溶性危险化学品浓度分布特性.通过分析水槽试验数据得到不同条件下丁坝附近水流流态及示踪剂浓度的变化规律:不同试验条件下丁坝下游受到影响的水域范围不同,但丁坝产生的回流区的形态基本相似,而丁坝上游受丁坝影响的水域仅在丁坝附近的一段区域内,故泄漏源的横向位置的改变对回流区内可溶性危险化学品的浓度影响比较大;此外,丁坝长度对回流区范围的大小影响很大,丁坝越长所产生的回流区的范围越大.