平陆运河老村河支流入汇段通航水流条件优化

支流入汇会导致主流局部出现横向流速及明显的水位波动,进而对运河安全通航产生不利影响。天然条件下,老村河汇入口的局部区域横向流速超过相关通航标准的要求,严重影响航道航行安全,因此需要对超标河段进行优化整治。针对汛期泄洪支流对运河通航水流条件的影响,采用重整化群(RNG)k-ε紊流模型开展三维精细数值模拟,对不同洪水流量组合下汇流区的通航条件进行研究。结果表明,原设计方案扩宽流速超标河段后,虽然能有效改善汇流区水流条件,但部分区域横向流速仍然超标。优化方案同时采用下移衔接段、设置导水挡墙和扩宽河道等措施,采用优化方案后,汇流区整体通航条件效果良好,水流、水位条件均能满足船舶安全通航要求。

支流入汇对汉江中下游的影响

在实测资料和前人研究的基础上研究了支流入汇对汉江中下游水沙条件、河床演变以及河流功能维持的影响. 支流的沿程汇入改变了干流的水沙条件,包括流量、流量过程、含沙量及来沙过程. 支流入汇和河岸、河底侵蚀一起,是影响下游河床演变、维持河道功能的重要因素. 南水北调中线工程实施后,支流入汇对汉江中下游的重要性更趋凸现,配合南水北调工程对支流进行适当的综合规划治理可兴利除害.

坡面流运动方程和有支流入汇时的一维明渠流方程形式

从带源项的圣维南方程出发，根据坡面流特点，分析给出了坡面水流运动方程的基本形式；通过基本的力学分析，指出了通常应用于有支流入汇时的一维明渠流方程存在的问题，并得到了新的方程形式．

长沙枢纽船闸下游口门区出口支流入汇段通航条件研究

长沙枢纽船闸下游引航道口门区连接段处于支流沩水入汇口。对于有支流汇入的连接段航道,其水流条件的优劣除与枢纽河段的平面形态、枢纽平面布置关系密切外,支流汇入角和汇入比往往起到控制作用。试验研究表明:保障支流入汇连接段通航安全,可采取筑堤导流和疏浚引流低水整治措施;在中、洪水期,通过加高河口导流堤高程的工程措施调整支流水流入汇角已经不经济,采取调整连接段船舶进出闸航行线路的非工程措施,可有效解决干、支不利遭遇下船舶安全会遇的问题。

基于RVA法分析水库及支流入汇对黔江中游水文情势影响

以黔江中游为例,利用M-K及滑动T检验法得到受龙滩-柳江联合影响下黔江中游径流、柳江入汇流量突变点为2009年,确定仅受柳江入汇、龙滩水库影响下及受龙滩-柳江联合影响下黔江中游突变前后序列,基于RVA法得到三种序列情况下描述黔江水文情势特征的水文改变指标。结果表明,黔江中游水文情势在2009年发生了高度变化,是受龙滩水库调度蓄丰补枯的调节作用及支流柳江汇入的影响;柳江入汇流量与黔江中游水文情势变化程度呈反比关系,变异后因支流入汇缓解龙滩修建及运行后下游剧烈的径流演变,维持河道原有的形态功能,减轻了对黔江中游生态环境的影响。

基于神经网络的支流入汇对干流水位变化影响研究

研究支流入汇对干流航道水位影响规律,对分析航道流态、水深变化及上、下游航运枢纽调水原则等都具有重要意义。支流入汇对干流航道水位影响是一个非线性动力学过程。以牡丹江入汇松花江为例,借助神经网络处理非线性问题的优势,在天然实测水文资料分析的基础上,建立了预测河口地区航道的BP数学模型。运用物理模型实测水文资料对BP网络模型进行学习和训练,并用训练好的模型对干流水位进行预测,计算结果表明:模型预测结果与实测值吻合良好。这为研究支流入汇对干流影响提供了新方法。

河流支流入汇口处水利工程防洪设计水位分析

随着经济的发展,近年来水利工程的修建规模逐渐扩大,其水位设计问题一直是水利工程建设的主要内容,由于水位与环境变化存在紧密联系,这给水位设计带来了很大的不确定性,不利于水利工程的防洪效果,特别是在支流入汇口处,这种风险隐患发生的概率极大,基于此,本文将对防洪设计水位进行重点研究,以便进一步提高防洪工程的可靠性。

明渠弯道交汇口水动力特性数值模拟

为研究不同宽深比和径宽比对明渠弯道交汇口水动力特性的影响规律,利用体积函数法(VOF)追踪自由表面,采用RNG k-ε模型封闭控制方程,建立明渠弯道交汇水流三维数值模型对3种宽深比和3种径宽比的5种组合工况进行了模拟,分析了交汇口附近的水面形态、流速分布、断面环流和分离区形态等特征。结果表明:随着宽深比的增大或径宽比的减小,交汇口附近水面跌落程度减弱;与径宽比相比,宽深比对弯道交汇口以及下游区域内流速分布的不均匀性影响较大,宽深比增大,纵向流速变幅增大,流速分布更加不均匀,水流偏转效应增强;宽深比或径宽比减小导致弯道处环流强度增大;宽深比或径宽比增大,弯道处回流结构增强,分离区尺寸增大,水平方向上形态更加狭长。

茅坪河入汇平陆运河汇流方案优化

天然条件下平陆运河支流茅坪河入汇对运河通航条件有明显影响,汇流区域存在严重的横流、回流等不利水力现象,影响通航。针对茅坪河入汇平陆运河汇流区域的通航条件问题,采用三维数值模拟对不同流量组合下汇流区域的通航水流条件进行研究。结合设计整治方案在通航条件方面存在的不足,在调顺支流来水、拓宽汇流断面两个方面进行优化。结果表明,优化后的整治方案效果良好,改善了运河通航条件,横向流速、回流流速等水力指标均能达到相应标准的要求。

大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力影响研究

为研究大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力的影响,采用二维数学模型计算分析了不同洪水工况下乌龙江河道流量、水位及流速分布特征。结果表明:50 a、100 a、200 a一遇工况下,乌龙江流量分别减少125 m 3/s、167 m 3/s、190 m 3/s,相应分流比减少0.38%、0.47%、0.50%;乌龙江进口至峡兜河段洪水位壅高幅度分别为0.10~0.28 m、0.10~0.35 m、0.10~0.42 m,大樟溪入汇对入汇口上游乌龙江河道水位的影响更大;入汇口上游河段流速减小幅度基本在0.10 m/s以下,其中由支干流水流相冲引发的水体滞留区流速最大分别减小0.26 m/s、0.26 m/s、0.31 m/s,入汇口下游左侧主河槽部分流速增幅基本在0.10 m/s以上、右侧支汊除上段流速增幅达0.10 m/s以上以外其余区域流速增幅均小于0.10 m/s,入汇口下游近右岸侧回流区流速最大分别减小0.20 m/s、0.20 m/s、0.20 m/s,大樟溪入汇对入汇口下游乌龙江河道流速的影响更大。

嘉陵江入汇对长江干流水流特性的影响研究

由于长江干流与其支流——嘉陵江的集雨区域不一样,加上其西部山区洪水暴涨暴跌的特性,该支流汇流比的变化范围非常宽。在此背景下,借助原型观测数据分析以及二维数模计算,研究嘉陵江汇流比变化对长江干流河段水流特性的影响规律。本文研究结论将为研究河段的河流研究提供有益的理论依据与技术支撑,同时也能为相似河段的分析研究提供思路借鉴。

汉江秋汛期两江交汇处超常淤积成因及影响分析

针对2011年度汉江秋汛所导致的汉口边滩超常规淤积现象,采用演变分析结合数学模型的手段对其水沙运动规律及产生的原因进行分析,并对其影响及发展变化趋势进行预测。结果表明:汉江入汇使得汉口水道武汉关附近形成一定的缓流区域,遇汉江秋汛加之长江来流量较小,武汉关附近缓流区域范围大幅度增加,使得汉口边滩大幅度淤长。汉口边滩处于主流带与主输沙带自左向右的过渡区域,河道水流特性决定了汉口边滩难以长期稳定,在汉口边滩发生较大幅度的淤积后,一般在秋汛后次年长江汛期会迅速冲刷,因而不会对河道形势及长期演变规律产生影响。

干清支浑型水库泥沙淤积形态和运动规律研究

支流含有大量泥沙的洪水从弯曲干流弯顶处汇入,是一种特殊的干支流交汇现象。当汇口处于电站水库内,将使其水沙运动规律更加复杂。通过模型试验对桐子林水电站上游近坝段的大量含沙洪水入汇过程进行模拟,研究了库区内泥沙淤积形态和粒径分布规律,结果显示:整体来看,库区河段仍将发生累积性淤积,河道逐渐向高滩深槽、顺直微弯方向发展;具体来看,干支流交汇引起的主流偏转与能量损失,形成了支流河口淤出拦门沙坝、主流区床沙粗化以及回流区大幅淤积这一复杂演变现象;从电站运行角度来看,前10年,推移质泥沙主要在支流淤积和输移,后10年内,推移质泥沙洲头逐渐推移至坝前,需要采取一定措施排沙,以保证电站安全高效运行。

三峡成库前后长江嘉陵江交汇口水位特征分析

长江嘉陵江交汇口水位特征在三峡成库前后发生巨大的变化。在支流入汇和库区回水双重影响下,通过统计分析来研究该河段成库前后的水位特征。研究表明:三峡成库前,两江交汇口受支流入汇的影响呈河口特性;三峡成库后,该河段在消落期和蓄水期受三峡库区回水的影响呈库区特性,而在汛期呈河口特性。

基于系列水沙条件的黄河内蒙段河床演变试验研究

为了探讨系列径流泥沙过程对河床演变的累积效应,对黄河内蒙三湖河口-昭君坟河段,进行了5种不同系列年水沙过程的河床演变试验研究。规划整治工程方案因归顺河势,有效减少了主槽淤积;调水方案流量Q<400m3/s出现几率低,有效减小了小水淤积。不同方案累积淤积量还与高含沙支流洪水的入汇几率有关,入汇次数多,淤积量大;同时也对模拟河段局部纵剖面演变有重要影响。当水沙系列过程使得小流量过程占优时,河相关系槡B/H增大,平滩流量降低;数据分析表明汛期来沙系数S/Q与河相系数槡B/H间存在对数型关联性,说明汛期水沙条件是影响河道断面形态的重要因素。

牡丹江对松花江依兰航电枢纽工程的影响

依兰航电枢纽工程位于松花江"三姓"浅滩下段牡丹江入汇口上游约700 m处,松花江具有典型的平原冲积性河流的特征,牡丹江具有典型的山区河流的水文特征。牡丹江入汇松花江涨水期汇流比为0.235,牡丹江对"三姓"浅滩河段产生顶托壅水影响,落水期汇流比为0.096,"三姓"浅滩河段将产生落水冲刷,两江相异的水流、泥沙、洪峰遭遇特性是影响拟建坝址河段具有涨冲落淤的主要因素。枢纽兴建后改变了该河段水流运动规律,同频率松花江来水条件下,随牡丹江入汇水量的加大,电站尾水位不断升高,枢纽上下游水位差减小,枢纽泄流能力减小,枢纽上游引航道口门区及连接段通航水流条件逐渐改善,下游引航道口门区及连接段通航水流条件逐渐恶化。

平陆运河牛江河下底河入汇方案研究

支流与干流的交汇区水流流态复杂,而人工开挖运河存在交角大、汇入流量大的特点,对航道通航影响显著,需对支流口实施河道治理工程。针对平陆运河中牛江河、下底河支流汇入运河后入汇河段的干流通航问题,进行入汇河段水流运动特性的研究。基于RNG k-ε紊流模型,采用三维数值模拟方法模拟不同设计工况下支流入汇情况,结果表明原设计方案不满足通航条件。因此,在设计方案基础上提出调整入汇方向、扩大入汇断面的优化措施,显著改善了通航水流条件,达到规范要求。研究成果可为类似工程提供借鉴。

黄河三湖河口-昭君坟河段水沙特性及冲淤变化分析

以黄河上游三湖河口-昭君坟河段为典型,分析发现该河段50多年来水沙特性发生很大变化,具有明显的时间阶段性,这种变化引起河床冲淤相应发生时段性的变化。影响该河段冲淤变化的因素中,天然来水情况和水库的调蓄方式决定河道来水量及水量的年内分配,孔兑的入汇决定了区间的来沙量和粒径组成。汛期水量的减小、中小水作用时间的增长使内蒙三湖河口-昭君坟河段逐年淤积萎缩,当干流小水遇到孔兑高含沙洪水时,水沙关系的不协调加重了河道的淤积,使造床流量变小,主槽严重萎缩。

清水江平寨航电枢纽平面布置及通航条件研究

平寨航电枢纽推荐坝址位于"U"型峡谷出口宽谷段,因近坝段两岸山高坡陡、河道狭窄,枢纽总体布置受到极大限制,加之枢纽下游右侧不远处有溪沟及桥梁分布,船闸口门区有支流入汇,口门区及连接段水流条件较为复杂。通过整体模型及船模试验,对多因素影响下的船闸通航问题进行了研究,提出了拓宽下游开挖范围、航线优化、船闸位置及型式调整、布设导流墩等综合措施,取得了较好的改善效果。