仿自然鱼道整体物理模型试验研究

仿自然鱼道不仅能满足多种鱼类的洄游需要,同时还增加了河道内鱼类生境的数量与多样性,近来越来越受到人们的重视。由于仿自然鱼道结构复杂,断面型式多变、边坡及底部材质粗糙,糙率估算困难等,目前尚无完善的研究方法。结合新干枢纽仿自然鱼道工程,建立了1∶12的整体物理模型试验,对鱼道初步设计方案的水流条件进行了论证。结果表明,采用常规鱼道的研究方法控制鱼道内底坡、底宽、池室长度、偏移率和透水率等参数,然后通过整体物理模型试验进行验证和优化,可有效地用于指导仿自然鱼道的设计。与常规鱼道相比,仿自然鱼道受断面型式及建造材料的尺寸误差等影响,鱼道线路内流速差异明显。特别是鱼道转弯段,偏移率受弯道影响,流速易出现较直线段高或低的情况。研究成果为工程的设计提供了参考依据,同时为仿自然鱼道的设计和研究提供了参考。

船闸泄水作用下引航道中动水冲沙规律

结合工程实际,研究利用船闸泄水进行下游引航道清淤,对减少清淤成本、提高通航效率有着重要的工程价值。建立枢纽及船闸下游引航道的二维水沙数学模型,采用已有模型试验对水流场和泥沙场进行验证。研究引航道及口门区的泥沙淤积规律,在此基础上,分析船闸输水系统的水力特性,研究了不同冲刷流量、冲刷时间和初始淤积厚度下引航道及口门区的冲刷效果,得出船闸泄水量与引航道及口门区最大淤积厚度的关系。结果表明,在同一初始淤积地形和冲刷流量下,引航道及口门区的最大淤积厚度与冲刷时间呈线性变化,冲刷流量越大,泥沙厚度下降的斜率越大。淤积厚度低于一定值后,随冲刷时间的增加,冲刷效果开始减弱。

气动冲淤数值仿真模型研究

为进一步探索气动冲淤的作用机理和在工程实践中的应用,进行了气动冲淤数值仿真模型研究。采用立面二维水-沙-气三相仿真模型,对气动冲淤中气体及泥沙运动特性进行了探索,并对比了气动冲淤与水射流冲刷的优缺点。结果表明:①采用气动冲淤时,气流冲击到泥沙后向上运动,同时带动泥沙向上运动,随之被水流带走。相同条件下,水射流的冲刷范围大,但气动冲淤的冲沙效率更高,采用气动冲淤能达到较好的清淤效果。②气动冲淤中,气体流速越大,冲刷效果越明显,冲沙率随气体弗劳德数的增大呈线性增大趋势。