非恒定流下桩群绕流特性试验

非恒定流下圆柱绕流产生的尾涡会对结构疲劳损伤、水流挟沙能力等产生较大影响。基于非恒定流桩群绕流水槽试验,采用声学多普勒流速仪(acoustic Doppler velocimeter,ADV)测量了桩群周围的底层水流速度,分析了单峰洪水型非恒定流下,桩群绕流对底层流场、横纵向时均流速分布、横纵向紊动强度等的影响规律。研究表明:横、纵时均流速大小均与流量变化相关,纵向时均流速均为正值,横向时均流速在左右岸对称测点上大小一致。纵向流速相对紊动强度和横向流速紊动强度仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关,桩群绕流对附近流场的影响范围有限,且不同区域受到桩群绕流的影响程度存在一定差异。

非恒定流下桩群绕流局部冲刷试验

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行模拟计算仿真,研究非恒定流下桩群绕流局部冲刷发展过程。研究表明:上游单桩的冲刷范围为桩前2D(桩径)至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D;下游单桩的冲刷范围为桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D,且桩群各个区域的横向冲刷断面也有差异;最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,且20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。

向家坝水电站切机非恒定流对下游通航的影响

为分析电站机组突发甩负荷切机运行时,非恒定流对下游通航的影响,以向家坝水电站为研究对象,建立1:100正态物理模型,模拟向家坝水电站机组切机工况,分析8台机组不同切机数量下非恒定流引起的下游河段水位、流速的变化特性,并结合自航船模试验,研究对船舶安全航行的影响。结果表明:电站机组分别切机1~8台时,在采取快速补水情况下,下游水位最大时变幅0.89 m∕h,未超过电站运行调度规程允许值。非恒定流引起的水位变化主要位于桐梓林以上河段,流速变化主要位于和尚岩以上河段,水流条件满足船舶航行要求。研究成果可为电站调度运行、下游航道维护及船舶航行提供技术支持。

基于深度学习的河道非恒定流糙率反演方法

糙率是反映水流阻力影响的一个综合性系数,直接影响一维非恒定流的模拟精度。以往糙率反演研究很少考虑其随流量或水位的变化。为此,本文将糙率视为流量的分段线性函数,提出一种基于长短期记忆神经网络的河道非恒定流糙率反演方法,以数据驱动方式实现对糙率的直接反演;并针对天然长河段计算断面多、流量变化范围大的特点,提出一种基于逐次逼近的分步反演策略来降低反演求解维度。以向家坝库区河道为例进行数值检验,结果表明:利用不同流量级下的糙率反演值进行一维非恒定流计算,得到的沿程水位变化过程与实测资料较为吻合,且计算精度明显高于不考虑糙率随流量变化的结果。该结果验证了方法的有效性,为天然长河道糙率反演提供了新途径。

溪洛渡水电站坝下游河道非恒定流传播规律研究

受电站下泄非恒定流影响,溪洛渡下游30 km区域通航水流条件复杂,威胁船舶通航安全。通过原型观测,对非恒定流传播规律及其主要影响因素进行研究。结果表明,各码头的水位变化与泄流变化趋势一致,传播过程中沿程坦化现象明显,传播速度快,大河湾—顺河段的平均波速为11.2 m s,汛期大河湾码头水位变幅及变率高达4.38 m、1.21 m h。溪洛渡坝下河道非恒定流特性与下泄流量变幅、变化时长及向家坝库水位有关,其中对流量变幅的响应最大。泄流增加(减少)时,电站下泄流量变幅越大,变化时长越短,向家坝库水位越高(低),非恒定流传播速度就越快,码头水位变幅及水位变化率就越大。

非对称型非恒定流汇流数值模拟研究

受上游电站日调节的影响,交汇口水流条件较一般河道更为复杂,增加了航运部门水情分析和航道维护的难度。文中采用数值模拟分析方法系统研究了电站日调节下非对称型交汇口通航水流条件的变化规律,探究了干支流交汇角对交汇口区域纵向水面线、水位变幅、水面比降、流速大小以及流场分布通航水力指标的影响。研究可为干支流交汇区非恒定流传播规律及其对通航水流条件影响的研究提供科学依据。

HEC-RAS二维恒定流与非恒定流模型在洪水淹没计算中的敏感性比较分析

以广州市派潭河的某河段数据为例,文章利用HEC-RAS建立了二维河道水动力模型,并对模型在恒定流与非恒定流工况下的洪水淹没计算结果进行了敏感性比较分析。结果表明,恒定流模拟的计算结果淹没程度更加严重,且随着重现期增加,恒定流与非恒定流模拟的计算结果淹没程度的差异逐渐变大。

大规模平原河网非恒定流模拟技术

对于平原河网区域复杂水系如何高效地计算河网水动力状态和预测洪水在不同支汊的分配过程是解决洪涝灾害问题和水资源利用的理论基础。本文提出了一种针对大规模平原河网的非恒定流模拟技术——格子显式算法一维非恒定流模拟技术,可以快速准确模拟大规模平原河网非恒定流过程,克服原始汊点水位迭代法中每次迭代均需全局求解导致计算效率过低的问题。采用该算法使计算步骤大为简化,可为防洪预测提供快速决策依据,具有重要的应用价值。

渠道非恒定流水力学响应研究

输水渠道中的水位将随流量的改变而产生波动,且由一种恒定流状态过渡到另一种恒定流状态需要经过一段稳定的时间。这一水力变化过程与渠道自身的结构特性、渠道运行方式的选择和流量变化的幅度、速率有关。通过对渠道中的非恒定流进行数值模拟,对不同情况下渠道的水力学响应进行了研究。

灌溉渠道闸门调控过程中的非恒定流研究

灌溉中的水量与流量调度是一个动态过程 ,渠灌区因流量调度不当导致的弃水是灌溉水损失的重要因素 ,为了准确调控渠道中的流量 ,对灌溉渠道干渠在配水过程中分水闸调节产生流量变化而引起的非恒定流问题进行了研究。数学模型以圣·维南方程描述 ,数值求解应用特征线法 ,并采用矩形特征差分网格二阶精度格式。模拟给出了不同调节流量、调节时间相应于不同初始流量、水位和调控方式情况下的模拟渠段上。

河网非恒定流数值模拟的研究进展

本文对河网非恒定流数值模拟近三十年的发展作了一次全面的回顾 ,对每种方法的基本思想和解决问题的途径作了一个简要介绍 .概括了各种解法之间的相互关系和各自的优缺点 。

向家坝日调节非恒定流对下游航运条件影响研究

水电站日调节产生的非恒定流常恶化下游河道的适航条件,需提出适合下游航道安全通航的水流控制参数。结合向家坝水电站下游日调节工况的水动力模拟计算和物理模型试验,分析枯水期向家坝水电站不同运行工况下的非恒定流传播特性及其对水位变幅、流速、比降等航运水力要素的影响规律,并通过自航船模试验进一步给出代表船型在重点航段通航上行的条件要求。研究结果表明:向家坝日内的调峰幅度和调峰变率不宜过大,建议日调节运行方式按枢纽下游水位最大小时变幅不超过1.5 m/h、最大日变幅不超过4.5 m/d进行控制,对向家坝下游航运影响较低。

非恒定流作用下丁坝局部冲刷研究

丁坝水毁现象普遍存在且受多种因素影响,目前关于丁坝水毁的研究成果多是在恒定流条件下得到的,没能很好地解决丁坝水毁的实际问题。因此,通过水槽概化模型试验,在天然河流日均流量过程作用下,分别对比了相同重现期时年最大洪峰流量和有效洪水周期遭遇、年最大洪峰流量和半月最大洪水总量遭遇丁坝局部冲刷的程度,指出洪峰流量对冲刷深度起主导作用,洪水总量对坝头冲刷坑范围起主导作用,有效洪水周期对冲刷坑范围及冲刷深度均起主导作用;并对非恒定流作用下坝头冲刷坑的发展过程进行分析,认为随着冲刷坑下游沙垄形成与消亡的变化,冲刷坑范围并非随时间延长而增大。

三峡水利枢纽工程非恒定流通航影响研究 Ⅰ:上、下引航道

三峡水利枢纽在汛期调洪和船闸充、泄水运行全过程,在上、下游引航道内将产生不同程度的非恒定流,对航运构成相应的不利影响。本文结合坝区河势特点及上下游引航道布置,试验研究了大坝泄洪及船闸充泄水非恒定流对上、下引航道通航影响,同时进行了非恒定流通航条件评价及改善措施研究。

三峡水利枢纽工程非恒定流通航影响研究 Ⅱ:三峡—葛洲坝两枢纽区间

三峡电站汛期和非汛期调峰将对下游河段航运产生非恒定流影响,利用下游的葛洲坝水库进行反调节调度,可改善三峡大坝以下河段通航水流条件,减小不稳定流对航运的不利影响,这样既兼顾了航运,又能充分发挥三峡电站的发电效益,但由于葛洲坝的反调节库容有限,不能完全调平三峡水库的下泄过程,因此对三峡电站负荷日调节对下游两坝间航运影响进行了专题试验研究,论证并优化了各种调节调度方案,提出了为设计采用的研究成果及需进一步研究的有关问题。

一维河网非恒定流及悬沙数学模型的节点控制方法

本文的一维河网非恒定流及悬沙数学模型 ,是根据以一维圣维南方程组 ,悬沙非平衡输运方程及水位、含沙量节点控制法而建立。首先 ,利用单一河流有限差分方程组转换形式和节点处质量、能量守恒性 ,写出所有节点的水位控制方程组。求解此不规则稀疏矩阵方程组得到所有节点的水位 ,再由单一河流非恒定流的求解方法可获得所有单一河流的断面水位和流量。基于水流的节点水位控制法 ,本文提出了节点悬沙控制法。假设节点处冲刷或淤积较小 ,所有节点的含沙量控制方程组可通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出。求解此不规则稀疏矩阵方程组 ,得到所有节点处的含沙量。所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得。本文介绍的模型适用于各种河网类型。作为检验 。

非恒定流水力模型流量检测控制系统及其特性分析

介绍了由闭环数字化量水堰组成的、用于非恒定流水力模型量测的流量测控系统的组成、工作原理和控制方法,对该系统的动态性能指标和实际应用效果进行了详细分析和讨论,并与电磁流量计、电动执行阀组成的闭环测控系统进行了比较,结果表明,闭环数字化量水堰测控系统的检测精度较高.

明渠非恒定流推移质输沙试验研究

为研究明渠非恒定流输沙特性,本文建立了一套非恒定流流速、水深、流量及推移质输沙率测量系统。进行了9组恒定流输沙及3组非恒定流输沙试验,结果表明:恒定流条件下Einstein公式比Meyer-Peter公式具有更好的精度;非恒定流的推移质输沙强度与水流强度变化存在不同步的现象,长时间平均输沙率大于恒定流结果。

河网非恒定流汊点分组解法

在分析汊点分组解法的基础上，提出了汊点分组解法的一般理论和算法。新方法的特点是可将河网汊点分片编码处理，而且汊点分组后可通过适用于一般分级解法的原汊点水位关系得到新的汊点方程组，新方法的通用性较好，值得推广应用。

具有闸、堰的一维河网非恒定流数学模型及其在多闸联合调度中的应用

对含有多个闸、堰等水利工程的河网,从闸门运用和河道行洪两方面考虑,采用三级联解法建立一维河网非恒定流数学模型,提出双向迭代内边界控制法对具有闸、堰的特殊河段求解。将这种模型应用于天津市永定新河洪水演进计算,考虑了该河网复杂的水闸控制条件,模型验证的结果和实测资料基本一致,将其应用于多闸联合调度方案的数值模拟,对永定新河下闸位建闸方案的确定和建闸工程的实施具有积极的指导作用。