泵站前池水沙流的数值模拟

针对泵站前池内的水沙流动,基于格子Boltzmann方法和大涡模拟思想,建立了二维浅水LBM-BGK模型和泥沙数学模型的联合计算模式,进行了水沙流的数值模拟研究.介观LBM-BGK模型采用了LES的亚格子尺度应力SGS模式模拟二维浅水方程,宏观二维平面泥沙数学模型包括悬沙输运方程、河床变形方程、水流的挟沙力公式等.水流与悬沙之间的求解方法采用非耦合解模式,即先求解出水流运动控制方程,再求解泥沙输运方程,推求前池底部的冲淤变化.最后,成功地模拟了泵站前池水沙流的流速分布、水深变化和旋涡的位置和尺寸,以及泥沙的冲淤变化,流速计算结果与试验结果比较吻合.计算结果表明：此联合计算模式在一定程度上客观地、较好地重演了前池内水流的基本流态以及泥沙的冲淤变化.     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷深度的数值模拟

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

水流倒灌下支流尾闾泥沙淤积计算

建立了水流倒灌下支流尾闾河段泥沙冲淤数学模型，并利用该模型对长江支流沮漳河尾闾河段的河床冲淤变形进行了模拟。模拟结果表明，该模型能够模拟复杂水沙条件下支流尾闾河段的冲淤变形，计算结果可以为引水规划设计提供参考。     

一维非饱和不平衡输沙异重流数学模型研究与应用

提出采用一维非饱和不平衡输沙异重流数学模型于水库泥沙淤积计算,模型考虑每一断面不一定刚好等于其水流挟沙力、不一定处于饱和状态,以及冲淤过程中悬移质粒配河床粒配的变化。用此数学模型对黄河潼关到三门峡水库泥沙冲淤进行了计算,通过分析可知该模型是可靠的。     

新疆卡拉贝利水库泥沙二维数学模型坝前冲刷计算初探研究

新疆南疆地区水库由于建库初期蓄水运行,库容快速淤损,虽然改变了运用方式,库区仍淤积严重。结合实际工程以水流运动方程及经过作者修正的泥沙运动方程为基础,同时引入与实测资料相符合的水流协沙力、动床阻力、泥沙级配等计算公式作为补充方程,构造出新疆卡拉贝利水库泥沙淤积二维数学模型,运用该模型对卡拉贝利水库进行坝前冲刷计算初探研究,并进行了模型验证,以达到模拟水库泥沙淤积的目的。     

水电站水库泥沙淤积的二维数学模型

通过二维数学模型模拟水电站水库泥沙淤积情况,模拟河段起于大坝上游约600 m,止于大坝下游约400 m.计算断面在1∶2 000地形图上剖分20个库区大断面,断面平均间距500 m,并通过模型试验论证数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行性.结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积形态,水库运行历时1 a,三角洲洲头不断地向下游前进,最终到达坝前,坝前泥沙淤积高程达1 347 m,而水库泥沙淤积则向库尾高边滩发展,“翘尾巴”现象明显.水库运行1 a后,排沙比均稳定在90%以上,水库冲淤达到平衡后,采用“蓄清排浑”的运行调度方式冲沙,在泄洪冲沙底孔前形成冲刷漏斗,漏斗为三维形态,漏斗顺水流方向坡降约为1∶5.0~1∶7.0,侧向边坡约为1∶3.5~1∶4.5.取水口基本在冲刷漏斗范围内,能保持取水“门前清”.泥沙淤积的数学模型与模型试验成果基本吻合,数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行的.     

水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征

本文采用实测资料分析的方法,研究了水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征,研究结果表明:1986年龙羊峡水库运用后,调节径流泥沙,改变了出库流量过程,使得进入黄河宁蒙河段年均水沙明显减少,年内分配发生变化,洪峰流量大幅度减小.水沙变化导致黄河宁蒙河段同流量水位抬升,河床持续抬高,主河槽淤积萎缩,过流能力降低,说明了水库运用会对下游干流河道冲淤演变带来负面影响.     

Y形交汇口冲淤特性的数值分析

以Y形交汇口水沙运动为研究对象,利用平面二维水沙运动数学模型,对河床冲淤进行了模拟。通过水位、流速、流场、河底高程模拟值与物理试验值的比较,表明所建立的二维水沙模型能够较好的模拟Y形交汇口的水沙运动,分析得出河床冲淤特性随汇流比、交汇角和河床高差的变化规律。研究结果可以完善交汇河道冲淤理论,也可以用于指导河道整治、河网和河道设计等领域的实际工作。     

布置植物"柔性坝"河道冲淤计算及数值模拟

为了解决我国的河流泥沙灾害,尤其是新疆的防沙、治沙和水土流失问题,通过室内物理模型试验的初期成果,经过理论分析,在物理模型试验的基础上建立相应的数学模型,对沙棘植物"柔性坝"过流水动力学特性的几个方面进行了深入分析,并尝试推导了一些相应的公式.对植物坝前上游段推移质泥沙的输移特性进行了研究,在试验的基础上,运用一维水沙数学模型,进行了植物坝前壅水区内河床冲淤计算的数值模拟.结果表明,计算值与实测值吻合较好,具有一定的实用价值.利用沙棘植物"柔性坝"来治理泥沙、减少泥沙危害,是一种全新的泥沙治理理念.它将生物措施和流体力学原理相结合,并且充分利用了两者的优势.     

微灌用沉沙池泥沙沉降计算方法试验研究

对沉沙池设计中最常用的准静水沉降法和一维流超饱和输沙法进行了比较研究,得到了该两种方法用于微灌沉沙池设计中的参数变化范围,并对其中的紊动修正系数K和恢复饱和系数a进行了专门试验研究,得出了K和a的计算公式和适用条件.试验结果表明:准静水沉降法的计算误差较大,但在一定范围内,可以满足精度要求,用来估算沉沙池池长;一维流超饱和输沙法计算简单并且具有较好的计算精度,可以用于微灌用沉沙池的工程设计计算.     

引江济汉工程中引水渠道内泥沙淤

根据引江济汉工程渠道引水防沙的设计要求，在收集基本水文泥沙和工程基础资料的基础上，运用一维恒定流非均匀沙数学模型，研究了不设沉沙池和设沉沙池后引水渠道内泥沙淤积情况，模型计算结果可以为引江济汉工程中渠道引水防沙设计提供依据。     

关口水电站双室式压力前池设计

山区性河流上修建径流引水式水电站，面临泥沙问题，泥沙对水工建筑物的影响和对水轮机的严重磨损，使汽蚀现象加剧。该文着重以关口水电站压力前池的设计为例，讨论了如何有效地防止泥沙进入压力管，从而减少因泥沙而造成的损失。     

嘉陵江流域水沙变化趋势预测的数学模型研究

通过对嘉陵江流域水沙实测资料的统计分析，研究了流域水沙变化的规律，并得到了水沙变化趋势的回归预测模型。     

引黄滴灌斜管式重力沉沙池流场特性数值模拟

针对引黄灌区一种新型重力式沉沙池开展研究,这种沉沙池通过在沉沙池中布置斜管缩短泥沙沉降距离,进而提高沉沙池沉沙效率.基于数值模拟技术,利用Star-ccm+软件中的Realizable k-ε模型模拟了河套灌区斜管式重力沉沙池的水流运动过程.数值模拟计算结果与实测数据吻合良好,表明数值模拟计算的结果可以较好地反映斜管式重力沉沙池流场特性.模拟结果表明沉沙池斜管区域流态比较稳定,有利于泥沙稳定沉降;沉沙池首部与斜管区前部底端与后部顶端存在的旋涡区不利于泥沙的稳定沉降;池尾溢流堰的吸水作用影响了斜管区域的流态稳定,降低了泥沙沉降效率.研究表明,该型沉沙池下一步需要对调流板孔洞布置形式、斜管布置高度、溢流堰位置进行优化.     

近60年赣江水沙变化及其驱动因素分析

近20年来,赣江流域输沙量明显减少,其变化将对鄱阳湖以及长江下游的泥沙运动以及泥沙冲淤变化等产生重要影响。根据赣江控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了赣江流域年降水量、及河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份。结果表明：赣江外洲水文站输沙量存在显著的减少趋势;年降水量和年径流量没有表现出明显的变化趋势。输沙量发生显著的趋势性减小的临界年份为1989年。同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化计算了赣江流域输沙量的减少量,定量分析了降水和人类活动对赣江流域输沙量的影响,确定了人类活动是赣江流域水沙变化的主要驱动因素。     

平面二维数模研究闸下淤积的缺陷

以姚江大闸和武障河闸为例，对河口水域建闸后的闸下淤积的机理进行了研究。通过应用二维悬沙模型的模拟计算，分析了数学模型在模拟近闸段的淤积时存在的缺陷，对产生问题的原因进行了初步探讨。由于闸下淤积问题存在明显的时空性和区域性特征，应积极研究解决措施。     

一体化泵站自清洁流动特性研究及优化

[目的]研究不同底部结构形式对一体化泵站内泥沙淤积的影响.[方法]基于多相流计算理论采用CFX软件对一体化泵站内流动特性进行固液两相流数值模拟.根据一体化泵站底部流场结构特点,设计了平底底部、锥形底部、台形底部和椭圆形底部等4种底部结构形式,计算结果得到试验的验证.[结果]采用平底底部(方案一)和椭圆形底部(方案四)的...     

西江流域干支流水沙时空分布变化分析

采用南宁、贵港、大湟江口、梧州和高要站近60年的实测径流量和输沙量系列,从沿程变化、年际变化和年内变化三个方面分析了西江流域干支流水沙时空分布变化。结果表明:西江流域水沙主要来源于西江干流,各站年径流量、年输沙量基本随里程增加而增大;年径流量、年输沙量整体呈下降趋势,且干流浔江、西江河段下降趋势程度大于支流郁江河段,各站年径流量年代间基本呈“枯-丰-枯-丰-枯”变化,大湟江口、梧州和高要站年输沙量年代间呈“低-高-低-高-低”变化;西江流域干支流径流、输沙年内分配十分不均,大型水库建设均降低了径流、泥沙年内分配的不均匀性,使得汛期径流、泥沙占比均减低。