塔什米里克弯道式引水枢纽平面二维水沙数值模拟

针对新疆盖孜河塔什米里克弯道式引水枢纽工程上下游泥沙淤积及冲沙过程中大量推移质泥沙磨蚀建筑物的问题,运用CCHE2D软件构建了塔什米里克引水枢纽工程平面二维水沙运动模型,据此研究了泥沙输移情况及其颗粒分布规律,并对模型进行了验证。模拟结果表明,河床推移质自上而下输移过程粒径分布呈上粗下细的分布规律、推移质单宽输沙率与上游来流量呈正相关性;同时针对引水口的泥沙淤积问题,计算并提出"间歇冲沙"的闸门优化运行方式,有效降低了河床泥沙淤积量,为解决类似引水枢纽工程泥沙问题提供了参考。

基于CCHE模型的石门子渠首弯道水沙数值模拟

采用CCHE 2D软件中的k-ε闭合紊流模型,对大西沟石门子渠首人工弯道段进行二维水沙数值模拟研究,得到弯道水位横比降、典型断面泥沙冲淤形态、泥沙的横向输移现象以及泥沙冲淤后的河床变形,并将断面泥沙冲淤形态与物理模型试验数据进行对比,二者吻合较好,并且符合弯道凹岸冲刷,凸岸淤积的机理。通过对比分析可知,CCHE2D软件在用于模拟弯道水沙运动时,可充分展现弯道环流作用下的泥沙冲淤效果,但对于横断面环流作用下的流速矢量分布及水沙变化过程还需借助三维软件。

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。

基于CCHE模型的乌斯满引水枢纽水流数值模拟

通过CCHE2D平面二维水沙数学模型,采用非线性k-ε紊流闭合模型,有限元法离散控制方程和时间行进格式求解方程对塔里木河乌斯满枢纽模型进行二维水流特性数值模拟。分析了枢纽上下游水流水面形态变化、断面流速变化以及水位高程变化。探讨了引水闸及泄洪闸对计算河段水流流态的影响。将各典型断面水面高程变化与物理模型试验实测值进行对比,得到二者水面变化趋势基本一致。结果表明:CCHE软件能较好地运用于引水枢纽工程水流运动的数值模拟。

基于CCHE的塔什米里克引水枢纽二维水流数值模拟

基于CCHE软件,采用混合掺长紊流模型,建立了新疆典型河流塔什米里克引水枢纽的二维水流数学模型。针对引水枢纽复杂地形边界的网格独特处理方式,使模拟条件更加贴合实际。模型基于试验,选取了引水枢纽典型流量工况下水流运动进行计算,结果显示了引水枢纽附近的水流流态、流速、流线分布,以及典型断面水面线特征,皆与模型试验吻合良好。表明该数学模型中的零方程紊流模型(混合掺长模型)能够有效地计算低水头引水枢纽水流特性问题,且具有一定的稳定性。

基于CCHE模型的重力沉沙池水沙数值模拟

为了研究重力沉沙池流量、含沙量与水沙分离效率的关系,借助CCHE软件,建立CCHE2D水沙两相流数学模型,采用混合掺长紊流模型,对重力沉沙池进行数值模拟,得到沉沙池内水流流态、悬移质输移规律以及沉沙池的水沙分离效率,并在前人研究的基础上,进一步对不同流量、含沙量情况下,其流量和含沙量对沉沙池水沙分离效率的影响进行分析。结果表明:当流量在0. 05～0. 30 m^3/s时,随着流量增大,则流速增大,水流挟沙力增大,不利于泥沙沉降,使沉沙池的水沙分离效率降低;改变初始含沙量(5～20 kg/m^3),随着初始含沙量的增大,由于沉淀池尾部回流区存在,使得部分泥沙直接被带入清水池,使得沉沙池水沙分离效率降低。

基于CCHE的重力沉砂池结构布置参数比选研究

为了提高重力沉砂池水沙分离效率,对重力沉砂池相关结构参数进行优化使各项结构参数取得较优值,并研究了侧向溢流堰长度与位置对重力沉砂池最终水沙分离效率的影响,且取得较优的侧堰长度与位置。基于CCHE软件采用混合掺长紊流模型建立CCHE2D重力沉砂池数学模型,得到重力沉砂池内水流流速、泥沙沿程分布及最终水沙分离效率,在已有研究成果基础上分析得到较优的重力沉砂池侧向溢流堰长度及位置。研究结果表明:改变侧向溢流堰长度及位置可将传统重力沉砂池水沙分离效率显著提高。当溢流堰长度取4 m并向上游移动1 m时可将水沙分离效率提高至71.20%。当侧向溢流堰向上游移动一段距离可以阻挡由沉砂池末端产生回流、漩涡等流态而卷起的泥沙,避免其流向清水池,从而提高重力沉砂池水沙分离效率。移动距离不可过前,否则距离过于靠前由于沉砂池边壁的阻挡容易使沉砂池末端形成一段"死水区",使沉砂池有效沉降距离减少,从而降低重力沉砂池水沙分离效率。