沉水植被降低水体浊度的机理研究

水体浊度的变化影响着水生态系统的健康,而沉水植被对降低水体浊度具有显著效果.为明确沉水植物对泥沙的作用机理,以苦草为试验用草,开展室内水槽试验.结果表明,苦草斑块降低了水流的输沙能力,根据试验资料估算,斑块区水流的输沙能力仅约为无草时的10%.利用象限分析法分析了实测的紊动流场,解释了植物对泥沙作用的物理过程.在苦草斑块区,植物冠顶以下区域(相对高度小于1.00)为下扫流态,紊动漩涡形成的下扫流将泥沙带入水底,而近底层的喷射流抵消了下扫流的能量,抑制下扫流对泥沙的冲击起动,并使下扫流挟带的泥沙顺利淤积;在植物冠顶以上区域除高密度(172株m2)工况为下扫流态外,中、低密度(86、43株m2)工况均为喷射流态,不利于泥沙沉降.由于泥沙主要存在于下层水体,因此沉水植被有利于减小水体浊度.

水库二维水流泥沙数学模型及应用

建立水库坝区平面二维水流泥沙数学模型，考虑了悬移质非均匀、非饱和输沙特性，采用正交曲线坐标拟合复杂边界、ＳＩＭＰＬＥＣ程式离散求解及动边界技术．用该模型对白沙水库流场和河床变形进行了数值验证，计算了典型年条件下，水库取水口附近流场和河床局部形态．结果表明坝前取水口漏斗基本保持稳定状态．

多沙水库水沙联合调度模型研究

运用异重流总流微分模型预测水库坝址泥沙运动过程,在满足防洪安全的前提下,结合水库入库洪水过程,进行旨在水库排沙比最大的水沙联合调度研究,最后给出实例。

梭锥管内泥沙沉降特性及运动轨迹研究

文章从梭锥管浑浊流体分离装置(简称梭锥管)内泥沙沉降的力学特性出发,针对梭锥管水力分离水沙的力学机理进行了研究。研究结果表明:梭锥管内部的流场分布为锥圈间的水沙循环和整个梭锥管内部的水沙循环流动。梭锥管的水沙分离效果与其本身的倾斜角度α和锥圈的倾斜角度β有关,与前期实验结果相一致。泥沙在无锥圈梭锥管中与有锥圈的梭锥管中下沉相同H距离所需时间t'与t之比大于1,说明在梭锥管内布置若干个一定角度的锥圈能极大的缩短沉降时间,达到了快速分离浑水的效果。但当锥圈个数n继续增大时,t'与t之比不再随之增大,说明锥圈个数与水沙分离效果存在最优组合。随着β逐渐变小泥沙的下滑速度会随之降低,当β接近泥沙的水下自然休止角时,锥圈上产生淤积。随着梭锥管倾斜角度α的变化泥沙沉降轨迹发生相应变化。文章研究结果初步探明了梭锥管混浊流体分离装置快速水力分离水沙的机理,并从理论上论证了前期物理试验中得出的结构优化参数的合理性。

缓变曲线改善120°弯道水沙运动的三维数值模拟

人工河道的弯道段大多曲率单一,水流动力轴线的曲率与弯道曲率难以匹配,导致了流固分离和弯道二次流的产生。针对弯道曲率突变问题,引入两种插有缓变曲线的弯道形式,研究缓变曲线对120°弯道水沙特性的影响和流态的改善。运用MIKE 3水动力模型和泥沙输移模型对单曲线弯道、缓圆缓弯道和对称凸弯道进行数值模拟,对比分析不同弯道型式在冲刷和定床两种工况下的近底流速、水面横比降和超高、弯道环流和河床冲淤变形。研究结果表明:插有缓变曲线的两种弯道可以遏制弯道中水体湍动的发展,改善120°弯道水流的流态,能够有效减小弯道凹岸冲刷、凸岸淤积的现象,缓解河床的冲淤变形。