三角迷宫式侧堰的水力特性研究

迷宫式侧堰具有较大的泄流能力,广泛应用于流量控制、农田灌溉和排水系统.为研究三角迷宫式侧堰的复杂水力特性、泄流规律及泄流影响因素,本研究首先基于FLOW-3D软件和RNG k-ε湍流模型,对侧堰的15种工况进行数值模拟计算,获得侧堰水面流态、流速分布等水力特性.同时,通过白金汉π定理推出影响迷宫式侧堰流量系数的无量纲参数,探究流量系数C_(d)与无量纲参数之间的变化规律,利用人工智能遗传规划(Genetic Programming,GP)算法拟合出流量系数计算公式.结果表明:主渠道内水流为缓流,堰顶角θ较小时,二次流使得水面流态变化,流速在靠近侧堰时发生急剧变化,堰内产生回流.随着θ的增大,堰顶上方水舌从对称分布变为偏右侧下泄,堰内回流现象消失;C_d随上游弗劳德数Fr和溢流前沿与堰顶水深之比l/h_(1)的增加而减小,随堰高与堰上水头之比p/h_(1)的增加而增加,θ越大,C_(d)变化趋势越大;流量系数预测公式在测试阶段的决定系数R^(2)=0.913,均方根误差RMSE=0.045,流量系数预测值与试验值的散点图拟合效果良好,数据点分布均匀且关于拟合线对称,表明GP模型得出的结果较为准确,满足灌区量水精度要求.该研究成果可为迷宫式侧堰在实际工程中的应用提供理论依据和技术支撑.

双侧堰周进周出辐流二沉池工艺设计要点

湖光污水处理厂为湛江市重要市政基础设施之一,设计近期规模2.5×10^(4)m^(3)/d,远期规模5.0×10^(4)m^(3)/d,采用AAO+AO/双侧堰周进周出辐流二沉池/深度处理工艺。双侧堰周进周出辐流二沉池作为一种特殊形式的辐流二沉池,具有表面负荷高、水力停留时间长、利于固液分离、用地节约等特点,介绍了其主要设计参数及总体布置形式、上下游衔接方式、双侧堰出水方式等,该池布水均匀、运行稳定。本工程用地面积为建设标准的77%,实现了节约土地和节省投资的目标。

矩形渠道矩形侧堰水力特性试验研究

矩形侧堰作为一种量水设施,具有结构简单、造价低廉、安装拆卸方便和精度较高等优点,适用于量大面广的小型渠道及田间进水口的量水。对矩形渠道上6种不同高度的矩形侧堰在6种不同流量下进行试验,获得了矩形渠道矩形侧堰上下游附近水面线,研究了壅水高度、水头损失等水力特性,推导了形式简单、精度较高的流量公式。结果表明,主渠道侧堰附近水面靠近侧堰一侧波动程度较大,主渠道中心线次之,远离侧堰一侧的较稳定;壅水高度和水头损失随堰高度的增加而增加;推导的流量公式最大相对误差绝对值为4.98%,平均相对误差绝对值为4.27%,满足相关标准及灌区量水精度要求。

小型渠道梯形薄壁侧堰水力特性试验

为研究适用于小型渠道以及田间进水口的量水设施,该文拟结合小型渠道分水闸设计体型简单的梯形薄壁侧堰,探讨其水力特性影响因素。设计7种堰顶与水平方向夹角(-9°、-6°、-3°、0°、3°、6°、9°)的梯形侧堰,在6种流量工况下进行42组试验,研究侧堰附近水面线、流量系数与其影响因素之间的关系、水头损失等水力特性。结果表明:建立的水面线函数最大相对误差仅为1.85%,满足测流精度要求;建立梯形薄壁侧堰流量与水头、堰高、堰顶角度的关系式,其相对误差绝对值最大为8.97%,满足测流精度要求;分析不同流量下水头损失及壅水高度,侧堰堰顶角度越大,水头损失及壅水高度越大;得到的上游水深与流量以及侧堰堰顶角度的关系式的决定系数可达0.9以上,便于在量水时根据渠道规格以及灌溉流量确定适宜的梯形侧堰堰型。该研究对梯形薄壁侧堰水力特性进行初步探索,为侧堰在灌区末级渠道或田间进水口的推广提供参考。

水电站长引水渠道水力瞬变过程计算研究

运用水电站长渠道引水水力瞬变过程计算方程,分析计算了白龙江横丹水电站长引水渠道各种工况下的运行情况。在计算正常运行工况的基础上,重点研究了在机组增、甩负荷时,瞬变运行状况下的非恒定流运动。对工程是否采用溢流侧堰,进行了对比计算,得到了最危险工况下的前池最高及最低水位,建议工程采用降低引水渠底高程0.5 m,取消侧堰工程的方案。

矩形薄壁侧堰水力特性试验研究

侧堰作为一种量水设施,精度较高、结构简单、安装和拆卸方便,较易在灌区应用和推广,有很大的研究价值。对不同宽度和高度的矩形侧堰在缓流条件下进行了试验,分析了各工况下矩形渠道侧堰上、下游水面线、能量分布、流量系数等水力因素。结果表明,主渠道侧堰段能量基本保持不变,符合De Marchi的恒定能量假定;主渠道靠近侧堰边壁、中心线以及另一边壁三处的水面波动程度不同,说明侧堰对堰前水流产生影响;基于De Marchi假定和无量纲分析原理得到的流量公式最大相对误差均在±10%以内,满足灌区量水精度要求。

矩形渠道薄壁侧堰水力性能影响因素初探

我国灌区小型渠道量水装置较缺乏,若对渠道进口略加改造即可成为经济实用、装配简便的量水装置——侧堰,但目前对其研究还很不深入。通过理论及试验的方法对侧堰水力性能及影响因素进行了研究。通过对矩形渠道上6种堰高、4种堰宽的矩形薄壁侧堰在10种流量条件下过流特性试验观测,得到59种工况下9个关键断面27个测点的水深,分析了水面线的变化规律、侧堰上游水深及堰高与流量的关系。根据堰流公式,通过对流量系数Cd的探讨,得到Cd与上游佛汝德数Fr1、h1/P、h1/b具有较好乘幂关系的表达式,拟合得出的具有指数形式的矩形薄壁侧堰流量公式简明实用,流量计算的平均误差为3.85%,最大误差小于7.16%。

解决弯道式引水枢纽弯道过宽的新措施

通过新疆金沟河弯道式引水枢纽改建工程模型试验研究 ,提出了在弯道内增设中导流堤和溢流侧堰的工程措施 ,较好地解决了第一代弯道式引水枢纽弯道过宽而产生的泥沙淤积和引水等问题 。

香港九龙大坑东地下蓄水方案数值研究

香港九龙大坑东地下蓄水方案(Tai Hang Tung Storage Scheme-THTSS)是香港西九龙渠道改善二期计划的一个重要组成部分,其目标是解决香港九龙繁华拥挤、人口稠密的商业中心旺角一带的洪水淹没问题。THTSS即是在经常洪水淹没区域(大坑东和界限街水渠交接处)上游足球场下面建立一个100 000 m3的地下蓄水池。本文建立了一个能处理明渠缓流和急流、封闭管道有压流、侧流堰和渠道汇合处过渡流于一体的一维水力数学模型,用1∶22正态物理模型恒定流下的结果进行验证。数值模型计算了在50年一遇暴雨下,非恒定洪水在不同的侧流堰方案下的流动过程。结合物理模型试验结果,选择最佳的地下蓄水方案。计算结果表明,大坑东地下蓄水方案确实能加强旺角地区地洪水控制能力,并能通过50年一遇暴雨的洪水。

矩形渠道梯形薄壁侧堰水力特性试验研究

侧堰作为一种量水设施,安装在渠道侧边,直接与小型渠道或田间入水口连通,无需改变原有渠道断面结构,具有体型简单、安装拆卸方便、精度较高等优点,有很好的应用价值,但目前对其堰型以及水力特性影响因素的研究还不深入,在前人研究的基础上,对矩形渠道4种不同堰角（θ=0°,3°,6°,9°）的梯形侧堰在7种不同流量下进行了49组试验,获得了侧堰附近水面线,并基于无量纲原理研究了流量系数与其影响因素之间的关系,推导了操作简单且精度较高的流量公式,侧堰正向放置时其最大相对误差为9.95%,平均相对误差为1.57%,逆向放置时其最大相对误差为9.93%,平均相对误差为0.28%,均满足灌区精度要求;研究了水头损失与流量及堰角之间的关系,堰角越大,水头损失越小,其变化范围为40%~70%之间。

半开式串联电站系统过渡过程数值模拟

为充分利用水能资源和利于系统稳定 ,在水电工程建设中会出现由带侧流堰的明渠连接的上、下游两级电站 ,此类电站结构复杂 ,实际运行过程中调节稳定性和水能资源充分利用之间出现复杂的相关关系。本文建立了该类电站的过渡过程计算模型 ,井将其应用于某实际串联电站中 ,对一些工况的静态和动态过程计算表明 。

蒿枝坝水库工程溢洪道侧堰水工模型试验研究

结合蒿枝坝中型水库除险加固工程侧堰溢洪道水工模型试验研究,对侧堰溢洪道的泄流能力、堰面压力、水流流态、水面线等水力学特性进行了观测分析,比较了加大侧槽底坡与堰后加斜坡试验方案和加大侧槽底坡与侧槽左、右边加斜坡试验方案,推荐出堰后加斜坡试验方案,使流道内水深分布趋于均匀,过流能力得到提高。

侧堰式田间进水口设计原理与应用

水平畦田较宽，采用一般进水口由于未考虑水流横向扩散作用而容易造成灌水不均或深层渗漏，针对这一实际问题，提出“侧堰式田间进水口”这一概念。通过建立明渠恒定变量流模型，研究了该进水口的设计原理，并利用计算机进行设计，最后，通过实际应用和设计实例验证了设计方法和该进水口的优越性。

无压引水渠道及前池非恒定流计算模型构建原理与方法

为计算水电站在负荷变动下渠道和压力前池的水位波动过程、分析渠道末端扩散段和压力前池对明渠水位波动的影响,基于明渠和有压管非恒定流理论,采用特征线法求解明渠和压力管道的圣维南方程组、变时步特征线法解决无压渠道和压力管道不同时间步长,构建了"无压引水渠道+扩散段+压力前池+压力钢管"数学模型,并利用Matlab软件编制相应的计算程序。

灌溉渠中的平底侧收缩堰初探

提出一种平底侧收缩堰作为灌溉渠中的新型量水堰，以代替通用的薄壁堰，并对这种堰的水流特征进行了分析与初步的试验研究。这种堰的特点是构造简单，水位落差小，可在多沙渠槽中应用，而不会在堰前产生泥沙淤积。

钉螺随侧堰分流扩散规律的研究

因行洪、引水使钉螺由垸外向垸内扩散是血吸虫病蔓延的一个重要原因,研究钉螺随水流扩散规律对控制血吸虫病的流行极为重要。首先采用模型试验和数值模拟的方法研究了侧堰分流的流场特性,在此基础上进行了钉螺随侧堰分流扩散规律的实验研究。结果表明钉螺随水流扩散后并不是均匀分布在流场内,而是集中分布在侧堰附近上下游以及回流区域。这一结论为安全有效地灭螺提供了重要的理论依据。

侧堰式田间配水方式原理与应用研究

本文针对水平畦田宽度较大，采用一般田间配水方式由于没考虑水流横向扩散作用而易造成灌水不均或深层渗漏这一问题，提出了“侧堰式”田间配水方式这一新概念。通过明渠恒定变量流模型，研究该方式的设计原理，并利用计算机仿真程序进行设计。

引水式电站侧堰消力池的水力特性研究

在容积较小、平面扩散和弯转条件下,侧堰消力池的水力特性是中小型引水式电站压力前池设计时关注的共性问题。对这种压力前池,通过某水电站压力前池的模型试验可得出:侧堰消力池必须保证足够的宽度,否则会大大增加挡墙的高度、时均与脉动压力的负荷;在有较大的落差时,水深要比不掺气时大得多;侧堰消力池的出口与泄槽进口衔接部分的挡墙高度必须有足够的余量和足够的渐变长度;在侧堰消力池的扩散宽度较合适时,挡水墙上的脉动压力和频率均随溢流量的增大而增大,但幅值变化范围有限。

先锋水利枢纽水力特性的试验研究

本文通过介绍先锋水利枢纽扩建工程的水工模型试验，阐述了枢纽的水力特性。试验表明，扩建工程能满足设计要求。

水库正堰与侧堰联合泄流的三维数值模拟

结合某水库泄流水工模型试验研究成果,采用CFD软件对正堰与侧堰联合方式泄流进行数值模拟。对实际工程泄流流态、水位、流速等的模拟研究与物理模型试验结果进行对比,拟合较好。对不同侧堰堰顶高程的模拟分析表明,侧堰泄流对正堰泄流有影响。研究结果表明:当侧堰堰顶高程较低时,侧槽出口形成的冲击波较强。此研究成果可为实际工程提供参考。