引黄灌区侧向取水口泥沙淤积和入渠特性

以内蒙古磴口引黄扬水灌区为研究对象,根据4个灌水期泵站开、停泵时取水口前的泥沙淤积厚度以及运行期间取水流量和入渠含沙量的检测结果,研究了取水口泥沙淤积特性和入渠特性.结果表明,流速比和取水口分流宽度是影响泥沙入渠的主要因素.流速比越小,取水口分流宽度越大,横向环流作用越强,推移质入渠量越大.侧向取水的泵站,取水主流区偏向下游,当流速比增大时,取水主流区更偏向下游.在平面回流和横向环流的共同作用下,取水口推移质入渠量呈现下游大于上游的分布.取水口前设置拦沙坎可以有效地阻止推移质入渠,拦沙坎顶部设在距自由水面1.6 m以下,既可以极大地减少泥沙入渠,又可以获得较好的水流流态,防止水泵空化、气蚀.     

引黄灌渠泥沙迁移特性与渠道挟沙力模型试验研究

【目的】探索灌渠泥沙迁移特性及泥沙级配的沿程变化规律,找出减少渠道泥沙淤积的方法,保障灌区正常运行。【方法】通过对尊村灌区典型干渠高含沙水流实时监测采样,分析了悬移质泥沙沿程含沙量变化及级配特征,并根据实测数据带入4个典型挟沙力公式,筛选出适合尊村灌区的挟沙力公式,进一步改进得到尊村灌区渠道挟沙力计算公式.同时,通过一干渠改造段实测数据,推求出一干渠冲淤平衡比降计算公式。【结果】不同粒径泥沙的输移特性不同,总干渠悬移质含沙量随来水含沙量的增加而增加,渠道淤积主要与粉粒和砂粒量有关,其中砂粒对来水含沙量的变化表现得最为敏感,而黏粒更多的被水流带走,渠道由非平衡输沙经冲刷、淤积达到冲淤平衡输沙的过程比较缓慢。同时沉沙池能有效地减小引水中砂粒量。二干渠末清淤修缮段依旧存在泥沙淤积问题,一干渠剩余未改造部分,在条件允许的情况下,建议增大比降。【结论】含沙量在2 kg/m3内时,一级站来水量在8 m3/s左右,渠道基本实现冲淤平衡。     

簸箕李引黄灌区水沙运行规律分析

通过对簸箕李引黄灌区水沙运行的观测，引水沉沙的季节变化，水流含沙量在渠道中的运行情况及泥沙淤积的沿程分布方面进行了分析探讨，得出了水沙运行的基本规律。灌区引水、引沙量、条渠泥沙淤积量随季节的不同变化较大；条渠拦沙作用是随着清淤年初期到清淤年末期逐渐减弱的，其进口与出口含沙量存在一定的函数关系；条渠内泥沙淤积主要表现为溯源淤积。     

镫口扬水灌区总干渠悬移质泥沙特性研究

对总干渠各断面不同灌水周期和流量下悬移质泥沙进行采样,分析了总干渠悬移质泥沙量沿程变化及颗粒级配,计算了不同粒径泥沙的沉速和起动流速。结果表明,总干渠的悬移质泥沙80%以上为粒径小于0.062mm的冲泻质,除第一灌水周期初始开泵外,悬移质泥沙量沿程基本保持不变,且在大流量下略有增加,含沙量大小与流量相关,悬移质泥沙计算起动流速小于实测流速。因此,悬移质泥沙在正常灌水情况下会被水流输移到下游,在总干渠不发生沉积;而防治大颗粒的推移质泥沙在渠道淤积才是解决总干渠泥沙问题的关键所在。     

深圳市东江水源工程取水口泥沙淤积分析及治理措施

深圳市东江水源工程运行9年来,取水口及进水隧洞、泵站前池有大量泥沙淤积,影响到工程的安全运行。采用实测资料分析与理论研究相结合的方法,初步研究了该工程泥沙淤积问题,并据此提出相应的治理措施。研究结果表明,取水河段河势变化和取水口工程不合理的布局是泥沙严重淤积的2大主要原因,通过稳定取水河段河势、取水口改造2大主要措施来减小进沙、保证安全取水是可行的,也是有效的。此外,加强取水口上下游河段地形的监测,开展河床演变分析和进行全动床物理模型试验,研究进水隧洞和泵站前池的泥沙淤积及运行规律,为今后研究河床及水沙条件变化下取水工程安全取水提供对策。     

引黄灌区非均匀沙的输送机理研究

非均匀沙输送机理是实现灌区泥沙合理配置与利用的关键技术之一。采用山东簸箕李灌区近20年来的泥沙观测资料,分析悬移质在渠道中的运动、冲淤规律。由于不同粒径的泥沙在水流中运动方式和沉积特点不一样,将非均匀沙按粒径粗细分组,研究了不同粒径泥沙的起动与止动、沉降与悬浮的差异,统计分析了分组沙的输沙能力、沿程衰减规律和上限平衡含沙量。结果表明,粗颗粒泥沙对流量因素敏感,若要使更多的粗颗粒泥沙实现长距离输送,应提高水流流速;细沙对流量因素的敏感度较粗沙小,同时挟沙力随细颗粒含量的增加而明显提高。     

渠系节点悬移质淤积分布数值模拟

【目的】研究渠系节点区域悬移质淤积对支渠引水分流的影响。【方法】基于中下级渠道中直角分水口区域建立水流计算模型,借助FLUENT求解节点区域水力要素,采用水沙非耦合方法,通过MATLAB编译程序求解悬移质泥沙连续方程和河床变形方程。【结果】若以初始引水流量的90%作为分水支渠供水保证率,在上游给定的来水来沙条件下,最大清淤周期为7.5 a。在淤积末期,分水口区域泥沙淤积形成拦门沙坎,影响主支渠分流流速比η,过流能力减小为初始过流量的65.6%,近床面处过流宽度仅为支渠宽的37.5%。【结论】渠系节点淤积对支渠过水能力影响较大。     

低压浑水管道输沙规律研究及水流挟沙力计算

【目的】确定输水工程适宜运行的水力条件。【方法】以巴音沟河流域输水工程为研究对象,通过数值模拟的方法研究不同泥沙质量浓度、压力条件下浑水管道输沙规律及水流挟沙力特性。【结果】(1)管道断面垂向泥沙质量浓度分布受压力、体积含沙量及管径等因素的影响;当压力及管径较小时,泥沙淤积厚度为6.3～8.0 mm,压力及管径较大时,在Y=-0.07区域以下淤积较多,淤积厚度达到8.6～9.4 mm;(2)同一管径及流速下,随着体积含沙量的增大,该区域流速梯度增大,最大增幅为14%;(3)随着水流速度增大,水流挟沙力增大,悬移质质量浓度也越大,但是悬浮指标逐渐变小。【结论】在低压浑水管道中,管径越大、泥沙质量浓度越大、压力越小,水流挟沙力越小,泥沙越容易淤积。     

波流联合作用下广东阳西电厂海域二维泥沙数值模拟研究

建立波流联合作用下平面二维泥沙数学模型,在对模型进行充分验证的基础上,对广东阳西电厂工程海区的潮流泥沙进行了数值模拟,对潮流场泥沙场特征进行了分析,计算了工程附近海域冲淤变化及暴风骤淤特征。研究结果表明;工程方案实施后,流态变化比较大的区域主要是取排水口附近、防波堤两侧以及防波堤东侧水域。排水口处流速明显增大,增幅可达167%;取水口东侧、南侧均为泥沙淤积区,取水口附近年冲淤厚度范围为0.1～0.2 m/a;加长码头防波堤后,堤头东侧水域则会有所冲刷,最大冲刷为0.2 m/a左右;台风作用下,海域含沙量明显增大,造成港池和取水口的较强淤积,取水口东南侧均为泥沙淤积区,取水口附近淤积厚度为0.20～0.25 m;加长码头防波堤后,堤头东侧会有所冲刷,最大冲刷可达0.5 m。     

黄河河龙区间洪水泥沙关系分析

【目的】深入了解近年来黄河泥沙变化规律,保障引黄工程的安全运行。【方法】对2006—2015年黄河吴堡、龙门水文站洪水特征资料进行了分析研究,【结果】月最大含沙量大于10 kg/m~3时段集中在3月桃花汛和汛期(6—9月),汛期泥沙量远大于3月水平,同期龙门站最大含沙量水平高于吴堡站;洪水过程径流总量与含沙量相关性并不显著;河龙区间上下游泥沙输移过程存在一定相关性,但龙门站较吴堡站更多呈现自然河道属性。【结论】黄河突发增沙原因不只局限于洪水激增,黄河调水调沙等人类活动对水流携沙突增影响不容忽视。不同水文站局部性暴雨所形成的短历时增沙现象的水文系列过程呈现随机性。     

水电站水库排沙漏斗排沙措施研究

腊寨水电站具有水头较高,水库含沙量较大,冲沙底孔距电站取水口较远,底孔泄流量较小等特点,采用目前常规冲沙底孔排沙措施是不可行的。利用导流洞进口天然地形条件,在大坝上游增设丁坝,导流隧洞改建成泄洪冲沙洞,构成了一个完整的排沙流漏斗。通过排沙漏斗理论计算和模型试验,结果表明:排沙漏斗纵横坡理论计算值与模型试验值基本接近,横向坡度比纵向漏斗坡度陡。丁坝顶部高程大于排沙漏斗顶部高程,丁坝有效地切断上游泥沙。河床上形成直径约为92 m的排沙漏斗,贯穿于库河两岸,左右岸内的泥沙通道被切断,泥沙被直接导入漏斗内,并通过泄洪冲沙洞排放至大坝下游,保持有效库容,保证进水口达到"门前清"和电站正常发电。泄洪冲沙洞前流量、泄水流速、孔前淤积厚度、冲刷漏斗纵坡、横坡等指标均基本处于11个冲刷漏斗的实测资料范围内。     

三角洲型感潮河口泥沙输移规律研究

采用了数值模拟的方法对三角洲型河口在不同来流流量、不同来沙中值粒径的条件下泥沙输移规律进行了研究。结论表明:三角洲型感潮河口在丰水期、中水期和枯水期的变化规律基本相似,中值粒径对水位影响较小,潮水位影响较大,起主导作用。在丰水期,三角洲两侧为冲刷区,三角洲洲头、洲尾部形成淤积区;在中水期,三角洲两侧和三角洲尾部正中形成冲刷区,在洲头和尾部两端形成淤积区;在枯水期,进水口至洲头区域形成冲刷区域,出口两端是淤积区。     

宁夏引黄灌区调蓄水池水质净化效果研究

针对黄河水微灌泥沙含量高、极易堵塞灌水器的难题,开展了黄河宁夏段泥沙特性、高效节水灌溉工程配套沉沙、调蓄水池水质净化,组合过滤器泥沙去除、水质净化研究。在对大量工程运行效果监测研究的基础上,提出了不同蓄水池规模、黄河水进入蓄水池沉淀时间、组合过滤器水质净化效果,同时结合宁夏引扬黄灌区特点,推荐黄河水微灌水质净化处理模式为渠道→预沉池→调蓄池→泵站前池→加压泵站→首部砂石+叠片过滤器或筛网+叠片过滤器→输水管网→配水管网→灌水器,可为宁夏高效节水灌溉工程建设提供技术支撑。     

小型提灌工程增设沉沙池的可行性探索

一、问题的提出在我省多泥沙河流上修建的小型提灌工程中,由于建设速度快、投资少、加之人们对泥沙危害考虑得不足和技术资料的短缺,采取泥沙处理措施的很少。由于没有沉沙设施,致使泥沙严重磨损机组,大量淤积渠道,增加能源消耗,影响水泵出流量,给泵站的管理运行带来许多麻烦。     

位山灌区泥沙淤积对生态环境的影响及对策分析

位山灌区是黄河下游最大的引黄灌区,渠首地区泥沙淤积是整个灌区可持续发展的瓶颈。通过分析位山灌区渠道特性及引水引沙特性,说明了渠道泥沙淤积的主要原因与淤积分布状况,进而阐明了渠首地区多年累积引沙清淤带来占压耕地、土壤沙化、环境恶化等不利影响,并针对灌区泥沙淤积状况,提出了相应的解决对策。     

含沙水源低压管道灌溉防淤措施研究

低压管道灌溉管道淤积的因素主要有水源含沙量及颗粒级配、管道流量、管径、灌溉方式与运行管理等因素。根据不同管径情况下含沙量与临界不淤流量关系研究表明,以长江水源泥沙含量0.414 kg/m3,中值粒径为0.01 mm分析,干管管径500 mm时,临界不淤流量为281 m3/h,支管管径200 mm时,临界不淤流量为40 m3/h。随着泥沙含量的增加,管道临界不淤流量增大,同时,在相同泥沙含量情况下,临界不淤流量随输水管径的增加而加大,输水管径对临界不淤流量有较大影响。     

慎江泵站特低扬程大流量竖井贯流泵装置外特性试验研究

【目的】检验特低扬程大流量泵站中竖井贯流泵装置的水力性能,了解泵站的真实运行情况。【方法】采用模型试验的方法,研究了慎江泵站竖井贯流泵装置的外特性,并分析数据提出了改进方案。【结果】泵装置的最高效率出现在叶片角0°工况,可达77.57%,此时泵装置流量为220.5 L/s,扬程为1.95 m。在试验扬程范围内,慎江泵站的装置汽蚀余量充裕,不会产生汽蚀危害。在叶片角为0°时,最大扬程为2.93 m时,飞逸转速相当于额定转速的1.80倍。原方案设计扬程工况下,泵装置的流量偏小,而且在最大扬程工况下的飞逸转速偏大,对泵站安全运行不利。提出提高泵装置额定转速的优化方案,验证得在新转速下泵装置设计扬程对应的能量特性、汽蚀特性以及飞逸转速特性均满足要求。【结论】竖井贯流泵装置水力性能优异,装置效率高,在特低扬程泵站中前景良好,建议优先采用。     

含沙水滴灌条件下灌水器抗堵塞试验研究

对4种不同滴灌管(带)在含沙水滴灌条件下灌水器的出流量变化及淤积堵塞情况进行了田间试验研究。经过多次灌水试验,结果表明,4种滴灌管(带)灌水器出流量均随灌水次数的增加和距离毛管进水口长度的增加呈减小趋势,最后完全堵塞的灌水器均发生在毛管的末端;在相同水质和灌水压力下,大流量灌水器抗堵塞性能较好,即大流道灌水器的抗堵塞性能优于小流道灌水器;随着灌水次数的增加在滴灌管(带)的管腔内有细小泥沙淤积,小流量滴灌管(带)在70～80 m处泥沙淤积量骤然增加,大流量滴灌管(带)在80～90 m处骤然增加,管内泥沙的沉积大大增加了灌水器的堵塞几率,因此定期对滴灌带进行冲洗可以有效减小堵塞。     

簸箕李引黄灌区扩大泥沙环境容量的水沙调度措施

簸箕李引黄灌区采用集中沉沙、以挖待沉的处理泥沙方式。经过近 40年运行 ,渠首两侧泥沙大量堆积 ,环境泥沙容量急剧变小 ,清淤弃沙渐趋困难 ,严重影响灌区总体工程效益的发挥。而下游干支渠道两侧几乎无清淤泥沙堆积。通过分析泥沙分布状况 ,找出泥沙在渠道中淤积的推进方式 ,提出在不改造工程的前提下扩大灌区泥沙环境容量的对策 ,即渠首减淤水沙调度     

郫县古城水电站前池的排沙措施

一前言在都江堰灌区内的小水电站,由于岷江来水含沙量较大,在运行中普遍存在以下两个问题:一是水轮机部件磨损严重;二是前池泥沙淤积严重.如人民渠干渠上的红卫电站有五台机组,水头20米,单机引水流量9米~3/秒,每年运行10个月水机顶盖就磨成宽4毫米深的槽子,平均2至3年大修一次,同时泥沙淤积严重,每年前池淤深达3米,引水渠内淤积深度0.4米,当先停机后关管道进口闸时,管内泥沙淤积几十厘米,平均每年水机维修和清淤经费约1.5万元.在人民渠支渠上彭县军屯二级电站,水头7米,单机引水流量约6米~3/秒,每年5～10月前池内泥沙淤积深度约0.4米,被迫采取深夜停机冲沙2小时,运行5年共换坐环3次,补叶片3次.其它不少电站也存在类似问题.