变坡陡比降河道逆行淤积物清水冲刷规律研究

陡坡河道洪水过程中常伴有强烈的泥沙输移,导致河道行洪断面缩小及水位的异常激增,但洪水过后泥沙往往被冲刷输往下游,在河道中难以发现泥沙的踪迹。泥沙造成洪水漫溢仅在洪水过程中发生作用,使得人们通常认为洪水发生的根源是强降雨,而忽略了泥沙的附加致灾作用。为了探索泥沙在洪水灾害中的影响,本文在变坡水槽中研究了在上游来沙量突变为零时床面前期淤积泥沙的冲刷发展及水位变化规律,解释了非超标洪水条件下,河道洪水位畸高而又未见明显的断面萎缩异常灾害的现象,探明了泥沙与洪水灾害的因果联系。试验结果表明上游来流量、加沙强度和泥沙粒径越大,冲刷水深越大。上游来流量、加沙强度和河床比降越大、泥沙粒径越小,冲刷速度越快。     

动态河道最低水位计算方法探讨

针对如何在宽浅多变、河床冲淤变化较大的河流确定泵站取水口水位这个问题,利用水位流量关系,抓住河床冲淤变化影响最低水位这个主要矛盾,根据测淤断面多年的淤积测量资料,求得一定水面宽度的主槽平均河底高程,与相应的河道水深叠加后以确定取水口水位。     

建闸后河道行洪对上游铁路桥安全运行影响研究

利用HEC-RAS模型,计算分析了下游拦河闸建设后,河道行洪时,闸门在全开、无法开启及溃决3种不同运行工况下,上游铁路桥桥址处河道水位、流量、流速的变化情况,进而计算出各工况下桥址处冲刷深度。结果表明,与建闸前相比,建闸后上游桥址处水位均有一定程度升高,其中闸门无法开启时水位升高最大,较建闸前升高10.7%;闸门溃决时,桥址处最大流量增加11.34%,最大平均流速增加11.11%,河槽和河滩部位最大冲刷深度均有增加,但都在允许冲刷深度范围内,拦河闸不会对上游铁路桥安全运行产生不利影响。研究成果可对河道类似工程安全运行提供借鉴和参考。     

巴歇尔量水槽水力特性试验研究

巴歇尔量水槽是一种通过明渠收缩段来量水的量水槽.试验在底宽0.3 m、深0.5 m、边坡系数为1的梯形渠道中设计了喉道宽0.25m的标准巴歇尔量水槽进行.试验完成了14组不同流量下的水位、水面线和量水槽上下游16个断面的流速量测.拟合出自由流和淹没流条件下水深-流量公式及上游水深与巴歇尔槽水头损失关系,对不同流量下佛汝德数沿渠身各控制断面的变化情况做了分析,从而可确定出临界水深断面位置,最后对大、中、小三个流量下的冲沙情况做了介绍.     

杭州八堡泵站泵前航道安全调度研究

杭州八堡排水泵站为扩大杭嘉湖南排重大水利工程,也是京杭运河沟通钱塘江第二通道的关键性节点工程,设计排涝流量200 m~3/s,为大(1)型排涝泵站。由于泵站进水口与八堡船闸引航道交汇布置,泵站运行对进水口附近通航水流条件及航道冲刷产生影响。通过建立泵站及泵前航道平面二维数学模型,计算分析了泵站不同运行工况下进水口附近流速流态分布情况,提出了满足泵前航道安全的调度运行方式。     

广州南沙沙仔岛排涝泵站流量的确

沙仔岛位于广州市南沙区,处于沿海相对独立的区域,对于排涝泵站.流量的确定需考虑遭遇潮水位的影响.根据南沙区的排涝标准,在确定的排涝计算条件上,进行了规模论证.首先推求沙仔岛20年一遇洪水过程线,然后初选泵站调算流量,其次确定起调水位,最后进行调节计算.推求的结果为;沙仔岛排涝流量为16m3/s,起调水位为0.2m.     

黄河沙坡头连续弯道环流运动与冲淤特性实测数据分析

利用声学多普勒流速剖面仪、回声测深仪等测量仪器,对黄河沙坡头段连续弯道中10个典型断面的流速、水深、河床高程等进行了实测.通过分析各断面流速等值线、平面流场和近几年河床高程的变化情况.结果表明,弯道断面流场的主流分布与河床底部泥沙冲淤分布基本相一致,满足弯道水流的一般规律:凹岸冲刷,凸岸淤积.     

基于水动力耦合模型的平原地区排涝规划

针对滨海平原感潮河网地区水系流态复杂、受边界条件和工程调度影响显著的特点,遵循充分发掘水系调蓄能力、多闸联调和水闸优先抢排的原则,对感潮河网和湖泊分别构建一维和二维水动力数学模型,利用2种模型模拟水位、流量相等的条件,对一维和二维水动力数学模型进行耦合.以辽东湾新区水系排涝规划为例,对4种设计方案进行了分析对比,得出了河道断面和排涝闸门规模.结果表明：方案一和方案二中,河道断面尺寸不变时,排涝闸门规模偏小,造成上游水位偏高;方案三和方案四中,排涝闸门规模不变时,扩大河道断面尺寸对域内水位影响不大.从排涝能力和经济等角度综合考虑,选取方案四为最优方案.计算结果较好地反映了滨海平原感潮河网地区河道断面尺寸和排涝闸门规模对排涝能力的影响,可为区域工程设计和制定排涝方案提供技术保障.     

河道流量测量与计算方法研究

获得河道流量常用的方法是实测流速乘以面积法和实测水位转换法。测流速精度高但成本高,而直接由水位估算流量经济但精度不够高。采用飞来峡水文站实测的流速与流量,对中泓一点法、水位流量法和水位-流速-流量拟合法3种方法进行了对比研究。发现在传统的水位流量关系中加入了一个点的流速后能够显著的提高流量的计算精度。基于现在流速仪技术的发展,可以在河道断面长期布置一单点流速仪,实时观测一点流速,所以采用水位-流速-流量法是未来获得高精度河道流量的可行方案。     

R2CROSS方法在南方中小型河道生态流量计算中的适用性和优化讨论

为研究R2CROSS法在南方小型河流生态流量计算中的适用性,分析了R2CROSS方法中湿周率参数的适用条件、典型断面的选择,以及其他水力参数的合理取舍,并提出优化建议。对于R2CROSS方法中的湿周参数,鉴于该方法中对浅滩式河流临界状态的假定前提,在受人类改造影响较大的河道断面中,湿周率参数适宜作为评价因素而非计算因素考虑;对于平均水深和平均流速两个参数,在逐一分析不同水力参数之间的关系的基础上,提出一种参数取值的优化方法:通过推求水深和流速间的量化关系建立了h 23~u曲线,配合同步约束区间,可以较为方便和快速的确定R2CROSS法中平均水深、平均流速参数的合适取值,并从多个断面中选择出适合生态系统水力条件的典型断面。     

黄河浪店泵站取水防沙水工模型试验

在动床模型试验中,根据黄河浪店水源工程引水闸前设计高水位347.70 m及低水位347.34 m,相应斜坡沟流量为821 m3/s及337 m3/s,对可能出现的各种含沙量条件下运行时闸前后的水流流态、流速分布、含沙量及粒径的分布以及闸前后的河床冲淤变化、拦沙设施的拦沙效果等进行了试验观测,并对浪店泵站取水防沙水工模型试验所测资料进行整理分析。结果表明:在一定水位条件下、水流含沙量不高时可以冲刷形成汊道,为不同时期水泵成功取水进行灌溉提供正确的操作方法。     

杭州三堡排涝泵站排水口防护方案优化研究

杭州三堡排涝泵站作为与京杭运河主要交通枢纽-杭州三堡船闸相结合的大型水利枢纽工程,在工程设计过程中必须科学合理处理好两者间的关系。以二线船闸下游引航道作为研究对象,通过物理模型试验方法研究分析了大流量排涝时航道内水流流态和流速分布情况以及河床的冲淤变化,在此基础上对航道防护方案进行优化,达到了减少泵站施工期和运行期对航道的不利影响和保证航道安全、节约投资等目的。     

汉江兴隆-泽口河段演变及枯水位变化分析

汉江兴隆水利枢纽于2013年建成,建成后的前4 a库区泥沙淤积、坝下河床下切剧烈,导致兴隆-泽口河段枯水位明显下降,威胁潜江、天门等沿江地市的岸线稳定、防洪安全及闸站引水安全等。基于兴隆-泽口河段的历史和近期演变现象,以及兴隆蓄水以来坝下水位实际下降情况,预测未来河道演变趋势;通过分析坝下水位下降成因及强烈冲刷带下移机理,根据库区淤积量成果估算坝下年均输沙量,再基于年输沙量与兴隆坝址断面年均冲刷面积、年均水位下降值的经验关系,预测2030年兴隆坝下枯水位下降值为0.53～0.74 m;根据兴隆水位下降值与泽口水位下降值的相关关系,预测2030年泽口枯水位下降值为0.29～0.41 m,从而为沿江防洪、引水及其他涉河设施建设提供参考。     

清水冲刷山溪性卵石河流河床粗化室内试验研究

为探究清水冲刷后山溪性卵石河床流速、粗化级配和冲刷深度的变化规律,以水槽概化模型试验为主,设置3组流量、坡度、非均匀沙,对河床变化过程进行初步研究.研究结果表明:不同工况下,测线流速与冲刷深度沿槽宽分布不均,由边壁至水槽中心呈增大趋势.流量一定、坡度增加时,测线流速与水深呈反比;坡度一定、流量增加时,测线流速与水深呈正...     

山区性河道整治工程冲刷深度分析与计算初探

河道堤岸建设与人民群众生命财产安全息息相关,堤岸设计是否合理显得尤为重要。在河道整治工程尤其是山区性河道整治工程的设计中,河流冲刷深度的确定,对堤岸设计起关键的指导作用。通常,河流的冲刷深度与流速、水深、泥沙粒径等多种因素有关,并主要受水流流速控制。为了确定冲刷深度的计算方法,自19世纪以来,国内外专家学者通过研究及理论推导,提出了很多用于计算河道冲刷深度的公式,但这些公式大多为经验公式,且各有侧重,计算值差别较大。因此在具体的河道整治工程中,对各种冲刷深度计算方法进行比较分析十分必要。以西苕溪上游的山区性河道护岸设计为例,研究探讨如何结合工程实际和相关设计规范,合理计算冲刷深度,指导堤岸设计,保障防汛安全。     

江汉平原四湖流域排涝工程与调度策略对流域防洪安全影响研究

四湖流域地处江汉平原腹地,流域内地势低洼,洪涝灾害问题突出。针对四湖流域排涝工程建设情况,耦合自然径流模型、受控径流模型、河网一维水动力模型、湖泊调蓄演算模型,构建了四湖流域水文水动力模拟模型,以2016年、2020年为典型年,研究了排涝工程建设及不同调度策略对四湖流域防洪安全的影响。结果表明：排涝工程建设能够显著降低四湖流域中下区防洪压力,2016年、2020年暴雨条件下,洪湖洪峰水位分别下降1.19 m和1.41 m,洪峰水位由保证水位以上降低至警戒水位以下;实施长湖、洪湖联合调蓄能够有效提升四湖流域总体排涝效益,2016年、2020年暴雨条件下,在洪湖洪峰水位仅分别上涨0.05 m、0.16 m,且不超过警戒水位的条件下,长湖洪峰水位分别下降了0.73 m和0.40m,显著提升了四湖流域上区防洪安全性,但受制于水闸和渠道过流能力,长湖水位仍超过警戒水位。排涝工程建设整体上提高了四湖流域内河渠防洪安全性,除排涝河（西）、沙螺渠及螺山干渠在参与流域统排后平均最高水位有一定上涨外,其余主要河渠平均最高水位均有所下降。排涝工程建设能够降低四湖流域中下区对新滩口泵站和高潭口泵站的依赖,20...     

清水作用下全动床复式河槽河床演变特性

通过水槽试验,探讨了清水作用下由非均匀沙构筑而成的全动床复式河槽的演变特性,包括河床完全粗化后河道稳定宽度及滩岸侵蚀的沿程变化.复式河槽断面构筑而成后,实施倒灌,然后恢复地形,最后用全站仪施测初始河道地形,在试验结束后,相应断面再做精细床面形态测量.复式河槽流量由槽首的矩形堰量测,水位由自动水位仪量测.试验结果表明,随着泥沙淤积量的增大,主槽水深变浅;而河道水深变浅,又将会使床面泥沙起动的作用力减小,河道水深将变得更浅.清水作用下的全动床复式河槽达到稳定时,河道稳定宽度将沿程变化;河道完全粗化后,主槽宽度增大,滩岸侵蚀速率在空间上变化趋势表现为越往下游,滩岸侵蚀速度越小;在清水作用下,河道滩岸发生侵蚀,其侵蚀面积有沿程减小的趋势,这与流速沿程的变化相一致.     

U形渠道跌水口量水试验研究

针对底坡较陡的U形渠道的量水设施匮乏的问题,提出利用U形渠道跌水作为量水建筑物,在U形渠道跌水上游临界水深h_c与流量关系的理论分析的基础上,通过4种底坡、6种流量下跌水口水力性能原型试验,测量了跌水口上游各断面水深,分析了不同底坡、不同流量条件下水面线变化趋势,结果表明:底坡不变时,跌水口上游各断面的水深随流量的增大而增大;跌水口水深h_e与临界水深h_c具有良好的相关关系,建立了两种h_e与h_c的关系式,计算流量与实测值非常接近,误差小于10%。     

U形渠道跌水口量水试验研究北大核心

针对底坡较陡的U形渠道的量水设施匮乏的问题,提出利用U形渠道跌水作为量水建筑物,在U形渠道跌水上游临界水深h_c与流量关系的理论分析的基础上,通过4种底坡、6种流量下跌水口水力性能原型试验,测量了跌水口上游各断面水深,分析了不同底坡、不同流量条件下水面线变化趋势,结果表明:底坡不变时,跌水口上游各断面的水深随流量的增大而增大;跌水口水深h_e与临界水深h_c具有良好的相关关系,建立了两种h_e与h_c的关系式,计算流量与实测值非常接近,误差小于10%。     

基于Flow-3D的堤防堵口水力条件数值模拟

为了研究极端洪水条件下某河道砂性堤防溃口快速封堵技术,选取典型堤段,基于FLOW-3D对具有实际地形的堤防溃口水流运动进行三维数值模拟,计算不同口门宽度及堤防内侧不同水位条件下的口门区域水位、水位场分布、流速及流速场分布等水力学特性。结果表明,溃口内外水位差和口门宽度均对溃口分流量、口门断面平均流速有显著的影响;随着口门束窄,溃口前水位逐渐抬高,口门断面流速先增后减;口门底部和下堤头前局部流速较大。总结该河道堤防溃口水流运动特性和规律,其结果可为类似工程堵口材料和施工工艺的选取提供参考和科学依据。