顺直微弯型分汊河道水流的紊动特性试验研究

对顺直微弯型分汊河道的水流紊动特性进行了试验研究,构建了分汊河道的物理模型试验系统,探究了在不同汊道宽度比和上游来流量条件下,水流在分汊河道沿程不同断面的紊动能分布特征.试验结果表明:在平面上,水流紊动最为剧烈的区域发生在支汊进口段凹岸的回流区与凸岸的高流速区之间的过渡地带,表、中、底3层的高紊动区的强度和范围以中层为最大,表层次之,底层最小;在横断面上,紊动强度在分汊前、中、后各有不同,支汊进口段断面的凹岸侧紊动强度最大,其高紊动区等值线由底至表呈现由凹岸倾向凸岸的规律,交汇断面对应岛屿尾尖的区域紊动也较为剧烈;上游来流增大明显增强断面紊动强度,但对紊动能等值线分布特征影响较小;不同支汊宽度比引起交汇断面高紊动能位置的变化,以及支汊进口断面紊动能的量值与位置也有所差异.

弯曲河道方形桥墩紊流宽度数值模拟

弯曲河道流态复杂,修建桥梁后桥墩对河道流场改变较大,对船舶航行安全非常不利。采用格子Boltzmann方法模拟桥墩三维紊流流场,并结合大涡模拟和运动边界处理方法,分析不同来流、弯曲半径等条件下的方形桥墩三维紊流宽度,由此建立了相对紊流宽度与弗劳德数之间耦合关系。利用上述成果,以四川新西林大桥为例进行验算,并与长江航道规划设计研究院的研究成果比较。结果发现,该方法得出的桥墩紊流宽度略大,但数值趋于合理。

黄河合理整治宽度研究的理论思考

水流及泥沙输运都遵循通用对流扩散微分方程。现有的研究表明,平面二维对称及非对称突扩层流运动存在多解性,圆柱及方柱绕流也存在多解性。河道沿深平均平面二维水流及泥沙输运微分方程亦应存在多解性。对此类问题理论分析、数值模拟乃至物理模拟都应该在对应的边界条件下及计算长度内进行。该边界条件及计算长度与多解性相适应,和通常的对应于唯一解的情形不同。据此分析可得出不同来水来沙条件下所对应的河道合理整治宽度。这为黄河在此方面的研究从理论上提供了新思路。

变流速比与宽度比条件下分汊河道分层流紊动特性

针对目前分汊河道分层流紊动特性研究的空白,通过物理模型试验探索分汊河道温差剪切分层流在不同上下层速度比与汊道宽度比影响下的紊动强度变化规律。结果表明:随着上下层流速比由大变小,汊道分层流发生从分层到混合的转捩。在混合流条件下,支汊沿程断面高紊动区由C形分布转变为倒C形分布,最终全断面紊动分布均匀;随着支汊宽度增大,高紊动区出现的断面位置呈现滞后性,且紊动能量值增大。其他分层流态条件下,强紊动能分布的范围和量值都有所变化。对于交汇口断面,对称汊道在断面中心处掺混剧烈,随着上下层流速比的增大,紊动能量值减小;不对称汊道出口断面紊动强烈区域向较窄的左支汊一侧移动,与岛屿尾尖位置密切相关。

沪通长江大桥桥墩布设水动力特性试验研究

沪通长江大桥横跨长江河口段的南通水道和天生港水道,该河段收径流和潮流共同作用,水流条件复杂。采用物理模型研究了工程河段水流特性,并重点分析了桥位断面流速、流向及单宽流量等。研究表明:桥位断面最大流速出现在南主墩所在的主槽附近,上游流量越大、下游潮汐越强,桥位断面处流速愈大;平常水文条件如98大洪水下条件下的水流不会对桥梁产生大的不利影响。但如果出现100a、300 a一遇极端水文条件,南主墩附近最大落潮、涨潮流速在3.7 m/s和1.3 m/s以上,在这种较强的双向水流作用,南主墩处会出现较大局部冲刷,同时施工时巨型钢围堰受到的水流作用远较桥墩要大,这对桥墩布设及其防护、施工围堰的设计和围堰安全提出了很高的要求。

拉萨河流域河宽与地形结构因子相互关系分析

利用Google Earth遥感影像,测量了拉萨河流域451个局部河段的河流水面宽度,得出了10个主要河段的平均河宽。研究中,分别点绘了10个主要河段的平均河宽与5种地形结构因子(河流纵比降、弯曲度、凹度、河流上游集水面积、流域平均坡度)的相关图,采用线性函数、指数函数、对数函数以及幂函数4种函数对其进行相关性分析。结果发现,在5种因子中,河流水面宽度与上游集水面积相关性最好,当用线性函数拟合时确定性系数达到了0.81;河流的纵比降与河宽的相关性也较好,当采用指数函数与幂函数拟合时,两者的确定性系数均为0.76。研究探讨拉萨河流域河宽和地形结构因子的相互关系对认识青藏高原河流地貌特征规律以及提高无资料流域河流流量和总水量预测的能力等均有重要意义。

不同来流量条件下藕池河东支水动力调整

自1950年以来,随着下荆江裁弯、葛洲坝截流和三峡水库等水利工程的相继建设,荆江河段藕池口分流比逐年减少,而且近期出现长时段的断流问题。为认识汛期流量变化对水动力沿程调整的影响,基于实测地形数据和水文资料建立二维水动力数学模型,可为藕池河段河道整治、疏浚和水系连通工程实践提供参考。结果表明:中、低来流量条件下河道最大流速出现在梅田湖河段;中、高来流量下由于藕池河中支分流能力增加,黄金闸下游水流流速明显减少,最小流速集中在黄金闸—殷家洲河段。受逆坡作用影响下殷家洲河段水流动力轴线自上游开始逐渐偏向右岸,最大流速出现在梅田湖进口靠近河道左岸的口门处,右汊分流比受流量级和过流断面面积控制。

黄河三角洲清水沟流路水面宽度与单宽流量的时空变化

河流水面宽度与单宽流量,是重要的水力学和沉积动力学参数;遥感技术为获取这些参数并研究其变化提供了重要的技术手段。本文以黄河三角洲河道为例,利用Landsat影像和GIS技术,结合利津站的逐日流量资料,分析了清水沟流路1976—2005年期间河道水面宽度与单宽流量的变化。研究结果显示,从空间上看,黄河三角洲河道水面宽度及其变幅由利津站向下游方向逐渐变大,而单宽流量及其变幅由利津站向下游方向逐渐变小;从时间上看,利津站下游水面宽度随时间有逐渐变小的趋势,而单宽流量随时间有逐渐变大的趋势。本文的结果可为黄河三角洲水力学与沉积动力学研究提供水面宽度与单宽流量参数,同时为黄河三角洲的治理提供参考。

平原河道灌溉渠首工程坝闸宽比合理性分析

针对平原河道上中小型拦河灌溉渠首工程的特点,以闸坝结合布置形式为研究内容,通过工程调查和系统研究不同坝闸宽比条件下的工程特性及其合理性,得出了坝闸宽比与滩槽流量比、阻水面积比,及工程造价的关系;提出了不同坝闸宽度比对上下游水位差、消能防冲效果,以及工程造价的影响规律。研究成果可以为平原河道渠首工程设计合理选择拦河工程规模提供参考。

横滩整治措施与效果分析

文章介绍了横滩整治工程的措施与效果,分析该滩获得成功整治的关键技术与经验,为类似工程提供参考。

公路桥孔长度计算的若干问题

本文对建国四十多年来应用于公路桥孔的计算方法作了简单回顾,对1991年《公路桥位勘测设计规程》(修订送审稿)中的两种方法以及两种地区性的方法结合《水法》做了对比讨论,并对九十年代这个领域中的工作做了几点建议。