京杭运河底泥起动和冲刷率试验研

京杭运河是南水北调东线工程的重要输水通道，减少底泥冲刷引起的污染对保护其水质有重要的作用。利用文献中的底泥起动流速公式和冲刷率公式，推导出起动摩阻流速与湿密度公式、摩阻流速与冲刷率公式。以京杭运河底泥在水槽内进行不同湿密度的起动试验和不同水流条件下的冲刷率试验。试验结果用最小二乘法进行拟合，得到底泥起动时临界起动摩阻流速与湿密度的相关关系,冲刷时摩阻流速与冲刷率的相关关系。结果表明，有关试验数据的相关性较好，对实际工程应用有一定的指导意义。     

含贯通裂缝的软弱夹层受水力冲刷破坏的水深研究

为研究水流对含贯通裂缝软弱夹层的冲刷效应,对含贯通裂缝的软弱夹层建立了无限延伸的径流-渗流耦合水力冲刷模型。该模型用Navier-Stokes方程描述裂缝通道中的裂缝水流,用Brinkman-extended Darcy方程描述软弱夹层中岩土体渗流,然后根据不同介质交界面处流速相等及剪应力连续的边界条件来推求各个介质中的流速分布。根据土颗粒起动破坏时的流速与土颗粒受力的数学关系,推导出裂缝底部土颗粒起动时的临界起动速度;考虑底部土颗粒受水流冲刷时的摩阻效应,结合径流-渗流耦合水力冲刷模型,得出裂缝通道底部的土颗粒受水流冲刷破坏时的临界水深。分析表明,临界水深随着颗粒的重度和颗粒间的黏聚力的增大而增大,随着裂缝通道的坡度、岩土体的孔隙率和渗透率的增大而减小。     

出山店水库泄水闸局部冲刷及动床模拟试验研究

低水头闸坝工程泄洪时普遍存在消能不充分、出池水流强烈冲刷下游河床等问题,直接威胁到泄水建筑物乃至整个水利枢纽的安全。在相同水力条件下通过10组不同试验材料的局部冲刷试验,研究局部冲刷的机理,分析冲刷部位的流速、流态情况,总结试验材料的不均匀系数和孔隙率对冲刷结果的影响。在此基础上,类比于伊兹巴什公式,运用曲线拟合的方法,得到新的冲粒料起动流速经验公式,为以后的局部冲刷试验选择试验材料提供了一定的依据。     

粘性泥沙淤后起动流速试验研究&#

粘性泥沙起动机理不同与非粘性泥沙,它与淤积条件有关,并受泥沙内部物质组成因素影响。本文通过粘性泥沙淤后起动试验,研究其起动流速与泥沙干容重、粘性颗粒含量之间变化关系,指出粘性泥沙起动流速随着泥沙干容重、粘性颗粒含量增大而增大,之后由试验数据率定出粘性泥沙起动流速经验公式,并用王兆印的试验资料进行了验证。     

压力管道与明渠中固结黏性泥沙起动对比分析

为探究有压管道中固结黏性泥沙起动试验的结果能否在明渠中推广,借鉴土力学研究成果建立黏性微团起动微观结构模式,对有压管流与明渠流中黏性微团进行受力分析,进而推导出2种情况下微团起动底部流速公式。对比公式得出2者在形式上相似,起动流速均与黏性微团相对干密度和水深压力项有关。通过抗冲性较差的黏性泥沙在明渠和压力管道中的同组对照试验对比,进一步得出2者差异较小,管道试验结果可以推广到一般明渠中。     

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。     

管道压力与水深对黏性泥沙起动影响分析

有压管道中固结黏性泥沙起动试验的结果虽然能在明渠中推广,但在实际的压力管流和明渠流中,影响黏性泥沙起动的因素却不同。为更深入地研究黏性泥沙在明渠与管道中起动的异同,探究压力管道及水深因素对黏性泥沙起动的影响,从受力分析的角度出发推导出了黏性泥沙起动底部作用流速公式,但泥沙起动时底部流速较难测得,一般在实际生产和研究中用断面平均流速或起动切应力作为研究指标。将有压管道和明渠流的流速分布引入,确定了两种情况下起动作用流速与断面平均流速之间的关系,推导出起动流速公式与起动切应力公式,对公式拟合验证后得出结论:有压管道中,在泥沙淤积固结初期,黏结力对黏性泥沙的起动影响不显著,阻碍黏性泥沙起动的主要因素为管道压力,在后期,黏性泥沙黏结力增强,对其起动的影响增大。在明渠大水深条件下,相对水深变化小,不是影响黏性泥沙起动的主要原因,然而在明渠水槽试验中,相对水深对黏性泥沙起动的影响表现较为显著。在明渠中,水深的增大改变了微团所受薄膜水附加压力,起动流速和起动切应力随水深的增大而增大。     

徐闻电厂取水口附近黏性泥沙起动流速实验研究

通过对徐闻电厂取水口附近现场沙样淤积后进行泥沙起动实验,研究黏性起动流速与淤积历时、水深之间关系,指出泥沙起动流速随着淤积历时、水深的增大而增大;并用3家常用公式进行了对比分析,最后由实验数据提出现场泥沙起动流速经验公式。     

杭州三堡排涝泵站上游河道冲刷计算与分析

杭州三堡排涝泵站是国内规模最大排涝泵站之一,工程充分利用京杭运河作为排水通道,实现已有资源的有效利用,但必须处理好排涝与航道安全两者的关系。通过建立泵站上游河道水流数学模型,计算上游代表水位站点拱宸桥水位在1.6~3.6 m,泵站排涝流量为50~200 m3/s间的各种工况条件下的流速情况,建立了拱宸桥水位、排涝流量与河道沿程典型断面近底层流速关系,并对主要河段河床质取样进行颗分试验,分析河道典型断面河床冲刷情况。通过计算分析认为在已有河道条件下,水深是影响河床冲刷与否的关键性因素,因此需要按不同水深控制泵站排涝流量,以保证河床稳定和河岸安全。     

基于流速分区理论的半圆形明渠测流点布控方法研究

【目的】针对半圆形渠道进行物理模型试验研究,揭示半圆形渠道沿壁面法线方向平均速度特征位置的分布规律,为非标准断面渠道测流方法提供新思路。【方法】基于不同水力条件下渠道断面流速的量测结果,从流速分区理论出发,利用经典对数公式推导半圆形渠道断面测速法线上平均流速特征位置点的理论计算公式,考虑侧壁对摩阻流速的影响,基于测定特征位置的流速从而得到整个半圆形渠道断面的平均流速。【结果】本研究提出半圆形明渠在过圆心的测速法线上平均速度特征位置的计算公式,与试验结果相比,该公式计算结果所得平均误差在10%左右,该公式能较好地反映半圆形明渠测速法线平均速度特征位置的分布特性;沿测速法线方向分析半圆形明渠断面流速分布精度更高,流速分布规律的分析也更加合理。【结论】平均流速特征位置点理论公式计算结果与模型试验结果较为吻合,公式精度较高,工程中可通过测量特定位置的点的流速进而推求断面平均流速,达到快速准确确定渠道断面流量的目的。     

水沙因子对小浪底水库异重流排沙影响分析

2004-2010年黄河干流汛前水库群联合调度、人工异重流塑造进行了7次,小浪底水库各年份异重流排沙比相差很大,排沙效果并不理想。通过深入分析,得出小浪底水库入库水沙、悬沙细颗粒含量、河堤站水沙变化以及三门峡水库调度与潼关来水组成等因素对水库异重流排沙的影响。结果表明:①入库水沙对小浪底水库异重流塑造起着关键作用;②在异重流塑造期间,入库沙量中细颗粒泥沙含量越高,异重流排沙比就会越大。随着异重流排沙比的增加,分组沙的排沙比也在增大,细颗粒泥沙增加幅度最大;③三门峡水库在下泄大流量清水的过程中,河堤以上河段是冲刷的;在敞泄排沙的过程中,河堤以上河段有冲有淤,在实际操作时可适当控制三门峡出库高含沙水流,来减少河堤以上河段的淤积,提高小浪底水库异重流排沙效果。     

引黄灌区浑水管道输水临界不淤流速分析与计算

为了解决引黄灌区浑水管道输水灌溉工程中泥沙淤堵问题,合理确定临界不淤流速,用试验沙样和清水配制了6组不同含沙量的浑水水样,在4种规格管径的管道中进行了浑水管道输水临界不淤流速试验．分析了浑水含沙量、输水管径、泥沙密度和颗粒粒径对临界不淤流速的影响．结果表明:当管径和泥沙密度不变时,临界不淤流速随含沙量的增大而增大;当含沙量和泥沙密度不变时,临界不淤流速随管径的增大而增大;泥沙密度和粒径对临界不淤流速影响也很明显,特别是泥沙颗粒的上限粒径(d90或d95),一般最先沉降到管底的是粒径比较大的泥沙颗粒．同时,基于泥沙悬浮效率系数和悬浮泥沙能量耗损的角度,建立了临界不淤流速计算公式;利用试验数据,确定了泥沙悬浮效率系数计算方法;经试验并比较了临界不淤流速的实测值与计算值,两者之间的最大误差为2958％．     

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...     

黄土区五种土壤抗冲性试验分析

通过室内放水冲刷实验,分析了黄土高坡5种土壤在不同坡度下的下切冲刷过程及影响冲刷的坡度、水流特征以及水流含沙量等影响因素。结果表明,在流量为120 L/h条件下,5种土壤的抗冲系数均随着坡度的增大而降低,且呈现指数回归关系,决定系数R~2较高,土壤抗冲性大小依次为杨凌黏壤土延安砂质黏壤土周至黏壤土志丹砂质壤土靖边砂质壤土;5种土壤的抗冲系数和水流流速均呈现出负相关的线性变化规律;5种土壤的冲刷强度基本都随着坡度的增加而增加,随着冲刷时间的推移,冲刷强度逐渐减小,且坡度越大,前期的冲刷强度越大;5种土壤的抗冲系数与水流含沙量呈现出负相关的线性变化规律,决定系数R~2在0.857 7~0.957 5之间,随水流含沙量的变化,抗冲性越好的土壤其本身的抗冲系数变化越显著。     

压力水头对微润灌溉土壤水分运移试验研究

为了探明微润灌溉湿润体特性,采用黏性土壤和3个水头(1.5,2.0,2.5 m)进行试验,分析微润管的入渗速率、累计入渗量、湿润体体积及湿润体含水率分布特征,同时探讨了含沙量为1.0 g/L的水质在3种水头压力下的堵塞问题.研究表明:土壤累积入渗量与压力水头呈正相关,与时间呈负相关;粒径为0.061~0.100 mm的浑水试验中,试验初期3个不同水头下的流量相差较小,24 h后流量相差逐渐增大,压力水头增大对微润带的堵塞情况有改善作用;微润灌溉湿润体形状近似圆柱状,湿润锋行进半径与压力水头呈正相关,建立了压力水头与湿润体体积的预测模型;不同压力水头下各方向的湿润锋扩散指数都约为0.42;湿润体体内含水率呈同心圆分布,随半径增大而减小,靠近微润管壁2 mm处含水率最大,土壤水分移动主要动力为压力水头和土壤势能之差.研究结果可为微润灌溉提供科学的理论依据和理论基础.     

引黄灌区首部枢纽泥沙输移特性与流速试验研究

为了探究引黄灌溉枢纽挟沙水流沿程含沙量变化规律和悬移质泥沙的垂向分布规律,推求首部枢纽有害泥沙悬浮的临界不淤流速,阐明减少有害泥沙引入的措施与方法,以提高输配水利用效率.以山西尊村灌区为主要研究对象,通过对一级站首部枢纽2019年5—7月取黄河水样及工况、断面流速、水深、水面宽度数据监测,分析了泥沙含量、沉起流速,采用...     

楔形槽对离心泵口环磨损的影响分析

采用欧拉-拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的含沙水流进行了模拟,分析了楔形槽对口环附近泥沙浓度的影响,分析结果表明:口环附近流速较低,对泥沙颗粒的携带能力较弱,导致泥沙浓度较高,口环快速磨损;采用楔形槽可以提高邻近区域水流相对速度的径向分量,有效阻止泥沙颗粒在进入缝隙,降低了口环附近区域的泥沙浓度,减少口环的磨损,起到动态密封的效果;楔形槽增加了叶轮出口压力,水泵扬程得以提高。     

多沙水库非恒定水沙动床数学模型研究

通过选取水流挟沙力、动床糙率等计算公式,考虑河槽在冲淤过程中河宽变化规律的模拟,并着重克服以往数模取恢复饱和系数小于1等理论上的不足,使准二维非恒定水沙动床数学模型在计算多沙水库的水沙运动时符合天然实际,定量结果更为可靠。然后,利用典型水库——黄河三门峡水库1994~1999年实测水沙系列及相应资料,对数学模型进行验证计算,以便该数模能够正确模拟原型泥沙冲淤变化、水位变化、泥沙级配变化、含沙量沿程变化、河床形态调整变化等规律。     

基于SolidWorks的一种新式水沙分离器样机的探讨

水沙分离器是农业灌溉中一种核心设备,将含沙水转化成较为纯净的灌溉可用水。在对目前已有的自清洗式水沙分离器深入了解的基础上,对内部结构和外观进行了改进与变动。在三维建模软件Solid Works环境下设计一种新式自清洗水沙分离器,二级滤网过滤,内部装置为水力旋喷管,上部设排污口,下部设出水口。对该新式水沙分离器的工作情况进行探讨,计算求出水沙分离器自清洗过程中进水流量与旋喷管自转角速度的数值关系。     

Numerical evaluation of subsurface trickle irrigation with brackish water

In this study, an assessment for a proposed irrigation system in the El-Salam Canal cultivated land, Egypt, was conducted. A numerical model (HYDRUS-2D/3D) was applied to investigate the effect of irrigation amount, frequency, and emitter depth on the wetted soil volume, soil salinity levels, and deep percolation under subsurface trickle irrigation (SDI) of tomato growing with brackish irrigation water in three different soil types. The simulations indicated that lower irrigation frequency increased the wetted soil volume without significant increase in water percolates below the plant roots. Deep percolation decreased as the amount of irrigation water and emitter depth decreased. With the same amount of irrigation water, the volume of leached soil was larger at lower irrigation frequency. The salinity of irrigation water under SDI with shallow emitter depth did not show any significant effect on increasing the soil salinity above tomato crop salt tolerance. Based on the results, it appears that the use of SDI with brackish irrigation water is an effective method for growing tomato crop in El-Salam Canal cultivated land especially with shallow emitter depth.