基于VOF模型的真空引水罐内流动特性

为解决真空引水罐出口气体流出问题,探究罐内气液两相流动机理,基于RNG k-ε湍流模型和VOF模型对真空引水罐进行计算,对不同初始状态下真空引水罐内的气液两相交界面形态、出口管气体流出量以及出口管内流动状态进行分析,讨论了真空引水罐内初始状态对罐内流场的影响,总结了罐内水位对内部流场及出口管的作用关系.结果显示:当初始水位远高于进水管时会大幅优化真空引水罐内流场;与原初始水位相比,罐内气液两相交界面的交互作用减少;气体流出量体积分数峰值从最初的6.916%降至0.106%,平均值从3.442%降至0.027%;出口管流态得到明显改善,顶部低压区域减少.研究结果表明初始水位的变化会影响真空引水罐内流场特性、气体流出量及出口管流态,为深入认识真空引水罐内部流动及真空引水罐的设计提供了数据支撑.

机井和地下水位对坎儿井水量影响的数值模拟

长期以来坎儿井和机井是吐鲁番地区2种重要的灌溉水源工程,但由于吐鲁番地区机井布局和水源开采缺乏科学规划,造成区域地下水位的下降,直接威胁到了坎儿井的存在.为了探究机井抽水和地下水位对坎儿井水量的影响规律,在研究火焰山山前洪积扇水文地质条件的基础上,结合坎儿井独特的运行机制,建立了坎儿井出水模型,通过施加不同位置和数量的机井,变换抽水量和地下水位等方式以控制影响因素.结果表明:坎儿井水量与机井的距离和抽水量呈负相关,但会因其位置和排布形式的不同而产生不同程度的影响;单井对坎儿井水量的影响十分有限,群井对坎儿井水量的影响较大,其中又以集水段附近设置机井的影响最大;而在所有对坎儿井水量影响的因素中,地下水位起到了决定性作用.因此坎儿井的保护工作应以控制地下水位为主,同时严格控制坎儿井周围的机井数量和抽水量.

大型输水渠道退水口的退水能力研究

选取南水北调中线工程输水干渠中的澎河和澧河退水闸,采用一维非恒定计算软件,模拟计算各种紧急情况下干渠中的非恒定流态,对其退水能力进行分析和校核。结果表明:渠段两端闸门同时紧急关闭且退水闸不启用时,渠段中的水面会发生长时间的振荡。同时关闭草墩河和澎河节制闸以及该渠段间的分水口时,在设计流量下,即使不开启退水闸,也不会引起渠道漫溢;在加大流量的情况下,澎河退水闸和澧河退水闸必须同时启用至少3 h才能有效避免漫溢事故的发生。所关闭的两个节制闸间的渠段越长,退水闸运行的时间也越长。

山区宽窄相间河段输水能力变化规律

输水能力变化直接影响河段行洪安全,当输水能力不足时,洪水风险陡增。影响河道输水能力的因素众多,如:床沙粒径引起河床粗糙度变化,植被等障碍物产生拖曳阻力等,但目前对边界变化影响河段输水能力机理和规律研究较少。受到地形地貌影响,山区河段河宽变化较为常见,本文采用平面2维水流数值模拟试验,研究了窄段–宽段河宽比(窄宽比)和下游水位变化条件下山区宽窄相间河段水流运动变化规律。结果表明:宽窄相间河段整体表现为宽段壅水、窄段跌水;当缩窄段弗劳德数Fr>1,河段由急流转变为缓流,在窄段下游附近形成淹没式水跃。下游出口为低水位时,随窄宽比减小,跌水–壅水–水跃分区效应越显著,展宽段水头损失急剧增大,由此降低了宽窄相间河段的输水能力;随出口水位增加,跌水–壅水效应减弱、水跃消失,展宽段水头损失变小,河宽变化影响降低,显著提高宽窄相间河段输水效应。出口水位变化对展宽与缩窄水头损失比峰值随着河道窄宽比的降低而增大,最大值为6;窄宽比变化条件下,出口水位变化对展宽与缩窄水头损失比的影响较大,表现为先增加后减小,且水头损失比峰值相对应的水位随着窄宽比增大而降低。研究从机制上厘清了宽窄相间河段水位及流速沿程分布和水头损失特征,可为山区河流水沙灾害防治提供科学依据。

虹吸式出水流道泵站快速闸门运行新措施

分析了虹吸式出水流道泵站的快速闸门在超驼峰水位运行中存在的问题 ,提出采取快速闸门与压缩空气联合运用的新思路 .根据超驼峰水位的不同 ,在充分利用站内原有设备的基础上 ,建立不同型式的压缩空气系统 ,并根据具体情况对快速闸门进行配套改造 .通过压缩空气技术与快速闸门的配合 ,实现超驼峰水位下机组启动。

整流罩和排水立管长度对雨水斗排水性能影响的研究

选取市场上某品牌虹吸式雨水斗(无集水斗),通过改变整流罩的有无及排水立管长度(3m、1.5m)来组成4种工况条件,分别进行流量与斗前水深试验。对无整流罩试验水面起伏不定的原因进行了简要分析,并通过对比整流罩的有无所对应的流量与斗前水深关系曲线,总结出适当降低整流罩高度,扩大整流罩罩径,可尽早实现整流罩的隔气作用,减小斗前水深,提高雨水斗的排水性能。通过对比3m和1.5m排水立管时的流量与斗前水深关系曲线和进一步的理论计算,总结出当管内最大负压控制在-1atm(-101.325kPa)以内时,排水立管越长,雨水斗的泄流量就越大,管内最大负压也就越大。同时推算出固定长度排水立管内,距离雨水斗出水口越远,压强越大,管道初始端负压最大。

公伯峡水电站泄洪建筑物布置与设计

公伯峡水电站泄洪建筑物布置采用了两岸分散、左岸相对集中的平面布置格局,立面上采用表、深孔相结合的分层孔口布置,设置了开敞式岸边溢洪道、深式压力泄洪洞以及采用开敞式进水口的水平旋流泄洪洞。泄洪建筑物布置格局合理、型式多样、运用灵活,妥善解决了泄洪建筑物泄洪、排沙、放空、检修、施工期放水等运用要求。同时水平旋流消能泄洪洞在国内的首次应用,丰富了泄洪建筑物的型式,为导流洞的永久利用提供了新的经验。

临沧市省级划分水功能区入河排污口分析评价

根据临沧市入河排污口监测成果,评价分析临沧市省级划分水功能区入河排污口的分布及超标情况,计算水功能区入河排污口等超标污染负荷,分析入河排污口对水功能区水质的影响,提出对入河排污口的监督管理措施和建议。

低扬程贯流式泵站启动扬程的计算

将泵站从启动至正常运行分为4个阶段,进行泵站启动扬程的分析计算。指出影响泵站启动扬程的主要因素有泵站启动时进水池和出水池的水位差、出水流道工作闸门的开启速度、出水流道的结构布置。通过对贯流式泵站启动过程进行分析,运用水力学原理,就泵站启动扬程的主要影响因素提出一种分析计算方法。以淮安第三抽水泵站为例进行泵站启动扬程分析及计算,所得结果与泵站的实际启动运行情况基本吻合。

永定桥碾压混凝土重力坝孔口应力三维有限元分析

应用ANSYS软件对永定桥碾压混凝土重力坝4#坝段进行拟静力计算,分析了泄洪中孔在正常蓄水位和校核洪水位工况下的应力分布情况,重点分析了在地震作用下的应力分布情况,得出泄洪中孔在地震作用下的应力分布规律基本上与正常蓄水位的应力分布规律一致,量值略大,为泄洪中孔的配筋及结构优化提供了依据.

三峡工程运用后荆江与洞庭湖关系变化研究进展

荆江与洞庭湖之间存在复杂的江湖水沙交换关系,水沙变化引起江湖冲淤变化,进而影响长江中游地区的防洪安全与水资源利用等。三峡工程运用后坝下游水沙条件发生较大改变,江湖关系进一步调整。从江湖水沙关系变化、荆江特别是分流口门附近河道冲淤演变、三口分流洪道冲淤演变、洞庭湖区冲淤变化及城陵矶水位变化等方面,系统梳理了三峡工程运用后荆江与洞庭湖关系变化研究进展,得到以下结论:荆江三口分流量略有减少,分沙量大幅下降,藕池口河势调整较剧烈,进流条件有所恶化,洞庭湖由淤积转为微冲,湖区水位下降,城陵矶—汉口河段冲刷,城陵矶水位下降等,江湖水沙驱动机制仍存在一定不足,在荆江洪水位变化及洞庭湖未来演变趋势方面仍存在争议;指出了目前研究中存在的不足,如缺乏定量分析和系统性与完整性研究,并提出了下一步研究需重点关注的问题。

大变幅浮船泵站输水系统停泵水锤防护研究

浮船泵站输水系统的停泵水锤防护除了需保证机组和输水管道安全外,还要考虑水锤压力对活动摇臂和浮船的冲击,保证浮船稳定。对云南省某大变幅浮船泵站输水系统的停泵过渡过程进行数值模拟研究。结果表明,最低进水位工况为水锤防护的最不利工况;泵出口阀拒动条件下,若机组倒转转速超标且在停泵后3s内即达到最大倒泄流量,综合考虑阀门驱动能力需求、机组倒转转速和水锤压力,泵出口阀推荐采用轴流式止回阀;在“泵出口轴流式止回阀+岸上空气罐+中间止回阀+防水锤空气阀”的水锤防护方案中,轴流式止回阀保证机组不倒转,空气罐和防水锤型空气阀降低了输水管道内的最大水锤压力并改善了负压状况,中间止回阀减小了水泵出口和摇臂段的压力振荡幅度和振荡时间,有效解决了该浮船输水系统的停泵水锤防护问题。

日调节水电站双出口鱼道水力特性与鱼道运行方式研究

受日调节水电站水库水位变动的影响,鱼道进口和出口的水位均会发生改变,进而对鱼道池室内部水力特性产生明显影响。本文基于三维数值模拟,重点分析了日调节水电站双出口鱼道出口水位上升和下降时对鱼道水力特性的影响。结果表明:鱼道出口水位下降,当高位和低位出口同时开启时,鱼道内最大流速均小于1.20 m/s,未形成流速屏障,且分岔段水面壅高幅度较小;鱼道低位出口段的流场连通性较好,高位出口段内也存在明显的流速,此时低位出口起主要过鱼作用,高位出口宜同时保持开启,有助于已上溯至高位出口段的鱼类完成上溯。鱼道出口水位上升,鱼道中最大流速出现在鱼道进口段的下游竖缝处;水位低于2.2 m时,高位出口和低位出口可同时开启,鱼道内不会出现流速屏障;水位高于2.2 m时,鱼道进口段的下游竖缝处最大流速为1.3~1.5 m/s,阻碍鱼类上溯,且在分岔段易出现明显壅水现象。因此,在水位上升过程中,应先保持高位、低位出口同时开启,再根据鱼道进口处流速和分岔段水深,确定低位出口延时关闭时机,供已上溯至低位出口段的鱼类完成上溯。本研究可为日调节水电站双出口鱼道的出口切换运行方式提供参考。

鄱阳湖出流水质2004～2014年变化及其对水位变化的响应:对水质监测频率的启示

通过对鄱阳湖湖口2004~2014年以周为单位的水质指标,包括溶解氧(DO),氨氮(NH_4^+-N)和高锰酸盐指数(COD_(Mn))的变化特征及其与水位响应关系进行分析,并对合理的监测频率进行了探讨。结果表明:(1)就DO,NH_4^+-N和COD_(Mn)而言,鄱阳湖出湖水质在2004~2014年没有显著恶化的趋势,然而在年内呈现明显的周期性变化,其浓度与湖泊水位波动有较显著的负相关性(p<0.01),相关系数分别达到–0.63,–0.67和–0.36;(2)考虑水质指标在湖相状态与河相状态存在显著的差异(p<0.01),概率密度分布曲线进一步表明,在鄱阳湖呈湖相时,湖口NH_4^+-N浓度小于0.25 mg/L的概率为93%,而在河相时仅为32.8%。DO与COD_(Mn)浓度在河湖相的特征与NH_4^+-N相似。因此,在湖相状态下,鄱阳湖出流水质良好的概率更大,而高水位下的稀释作用可能是影响湖泊年内变化的主要控制因素;(3)时间序列分析表明DO,NH_4^+-N和COD_(Mn)存在明显的自相关性,1~2月一次的监测频率基本能够准确的描述NH_4^+-N和DO的动态变化特征,而COD_(Mn)仍需要1~2周一次的监测,从而避免过多的损失动态信息。能够为将来更深入的研究湖泊水情与水质定量关系提供基础和思路,从而为湖泊水环境管理和调控提供对策和建议。

三峡水库蓄水后荆江三口分流量计算方法

荆江三口河道(藕池河、虎渡河、松滋河)的水沙变化是江湖关系演变的重要内容,其分水分沙变化驱动江湖关系的调整,而且三峡水库蓄水后加剧了三口分流显著减少。通过三口河道的5个水文站2003~2018年水位与流量实测数据分析,考虑口门区水位下降等因素,得到三口河道分流量的经验公式,并量化荆江枯水位下降对三口河道分流量的影响。结果表明:三口分流量是口门区水位的函数,口门区水位下降引起三口河道分流量的同向减少。根据水位与流量关系得到三口五站简化分流量计算公式,进一步考虑口门区水位下降、河道宽度等因素,得到经验分流量与修正分流量的计算公式。采用2017~2018年实测日平均水位值与流量值,验证藕池河管家铺站与康家岗站的分流量经验公式,得到相对误差分别为4.5%与13.7%,验证虎渡河弥陀寺站的相对误差为11.5%,松滋河新江口与沙道观的相对误差值分别为4.5%与7.3%。可知荆江三口分流量的经验公式与实测值符合良好,可作为评估未来受荆江干流水位下降对荆江三口河道分流量的影响。