从流场分析初步探讨排沙漏斗的输沙机理

简要分析了排沙漏斗清水流场特性，对排沙漏斗浑水流场进行了较系统的测试，通过清、浑水流场对比分析，证实排沙漏斗螺旋流具有使泥沙沉积并向漏斗中心输移的水流特性。     

排沙漏斗应用于自来水供水工程的试验研究

介绍了排沙漏斗在自来水供水工程中的试验研究,特别介绍和分析了排沙漏斗在处理高含沙水流时的截沙率和耗水率,对粒径大于0.075,0.050,0.025,0.010 mm和0.005 mm泥沙的平均截沙率分别达到90.41%,91.78%,90.84%,61.65%和59.64%,而平均排沙耗水量为12.31%.这充分说明了排沙漏斗可以处理极细粒泥沙.     

漏斗式全沙排沙技术在陕西东雷抽黄灌区泥沙治理的成功实践

介绍了黄河第一座排沙漏斗工程的成功运行经验，并对其其原型观测结果进行了分析：对粒径大于0．1，0．05，0．025mm泥沙的平均截沙率分别达到96．58％，81．37％和78．71％，而平均排沙耗水量为7．23％。这一结果充分说明排沙漏斗的截沙率和排沙耗水量等重要指标都远优于过去黄河上普遍采用的条渠或者复合型厢形沉沙池等排沙设施。同时也说明排沙漏斗能有效地排除推移质泥沙，对悬移质泥沙的排除亦非常有效，尤其是为黄河泥沙的治理开辟了一条新途径。     

红山嘴水电厂应用排沙漏斗解决泥沙危害的探索与实践

本文概述了红山嘴水电厂应用排沙漏斗技术解决泥沙危害的实践过程，使排沙漏在应用规模和效益等方面取得了重大突破，为工程设计及运迁管理积累了经验，也为排沙漏斗的进一步推广应用发挥了重要作用。     

研究探讨多沙河流悬移质输沙率测验方式

何谓悬移质输沙率呢一般来说,它是指在一定河床与水流组成条件下,该流域水流在单位时间内能够携带并顺利通过河段下泄的悬移质中床沙质泥沙的数量.就我国而言,当期应用较为普遍的同步测流方式不仅测验时间长、测验结果不具代表性且会在该流域洪水期水位变化急剧的影响下无法正常测验,因而存在诸多问题.如何研究探讨出一种适应各种水域水位环境且能够精确测量泥沙资料数据的测验方式已成为当前相关工作人员最亟待解决的问题之一.本文依据这一实际情况,提出一种新型的悬移质输沙率测验方式,并就其在多沙河流泥沙监测中的应用情况作出详细分析与阐述.     

浅谈河流泥沙的运动规律

泥沙在河流水流的作用下,有一定的运动形式,沿河底滑动、滚动或跳跃,这种运动形式称为推移质;被水流挟带随水流悬浮前进,这种运动形式称为悬移质。由于天然河道同一河段流速随时间、沿程发生变化,各河断及各时段在流速较小时,细沙也可呈推移质形式运动;而流速增大时,粗砂也可转化为悬移质。因此,实际情况中推移质和悬移质处于不断调整中,情况很是复杂。本文着重讨论了悬移质泥沙的运动规律。由于脉动,不同瞬时或短历时测量的悬移质含沙量就不会稳定,不能反映它的变化趋势,因此,悬移质含沙量等水文要素的测量应持续一段时间,最好大一个脉动周期。     

甩负荷后压力前池的水流特性及输排沙的试验研究

通过新疆红山嘴电厂五级电站压力前池的水力学模型试验。观测了电站甩负荷后压力前池流场的水位、流速分布、各建筑物的分流比、水流流态及输排沙的基本特性。分析了甩负荷后压力前池的水流流态优于正常运行时的原因。验证了三角形导沙坡设计的可行性。为解决压力前池内特殊条件下的输排沙提供了一种新型导沙装置。     

排沙漏斗三维流场的数值模拟

在对排沙漏斗的计算区域作了特殊处理后,选用适当的边界条件,采用VOF方法追踪自由水面,结合RNG双方程湍流模型,对排沙漏斗内三维两相流场作了数值模拟,给出了水面线、静压、速度等参数的分布。将数值计算得到的流速分布与试验实测结果进行了对比,两者吻合较好。计算结果对研究排沙漏斗的流场特性和输沙机理以及优化排沙漏斗设计具有一定的指导意义。     

日本山地森林小流域悬移质泥沙研究

以日本山地源头森林小流域为研究对象,利用泥沙自动取样器和自计水位计,研究了悬移质泥沙的输出过程及其与洪水过程间的关系.研究结果表明,该森林流域的泥沙来源主要是林道、沟道、沟道两边裸露地;河川径流中悬移质泥沙浓度与总泥沙浓度间有很好的相关性;降雨时悬移质泥沙浓度随流量过程的变化呈现出顺时针变化的套索;悬移质泥沙的输出过程属于波浪式变化;悬移质泥沙浓度最大值与洪峰流量几乎同时出现,属同步型;悬移质输沙量主要取决于10 min最大雨量;场降雨量对悬移质输沙量的贡献较大;单场大暴雨造成的悬移质输沙量占全年输沙量的5％左右;悬移质年输沙量的30％是由为数不多的几场降雨造成的.      

榆树沟水文站输沙率与流量异步施测法分析

在悬移质输沙率与流量异步施测法基本原理分析的基础上,根据河流特性建立了多年综合及相邻流量测次累积面积百分数与累积流量百分数相关曲线法不同的部分流量权重系数借用方案。经实测资料检验,输沙率与流量异步施测法的计算误差符合《河流悬移质泥沙测验规范》精度要求,能满足悬移质泥沙测验的需求。     

带悬板排沙漏斗三维流场测试

本文首次利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）测试了排沙漏斗的三维螺旋流流场，并对其时均流特性及紊动特性进行了分析。     

Transport capacity models for unsteady and non-equilibrium sediment transport in alluvial channels

This study investigates transport capacity models based on different dominant variables-shear stress, stream power, unit stream power, flow discharge, flow velocity, and energy slope – in a model of unsteady and non-equilibrium sediment transport in alluvial channels. The model simulates fully coupled system of water flow, suspended sediment, and bed load sediment transport processes in two-layer system of water flow phase and movable bed. The model employs conservation of mass equation for the water in both the layers; suspended sediment in the water flow phase; sediment in the movable bed layer; and the momentum equation for the water flow in the flow phase. The system is closed by relating the sediment flux in the movable bed layer to the sediment concentration in the same layer by employing the kinematic wave theory. Using the sediment transport capacity expression with different dominant variables, a series of numerical experiments are carried out for unsteady and non-equilibrium sediment transport. The results seem theoretically reasonable for hypothetical cases. The model is calibrated and validated using different experimental data sets. The calibrated value for the transport capacity model’s exponent (k_i) is found to be 1.50, 1.65, 0.24, 0.56, 4.80, and 0.22 for shear stress, stream power, unit stream power, discharge, velocity, and slope approaches, respectively. The numerical investigation results show that transport capacity model based on any dominant variable can be employed for modelling unsteady and non-equilibrium sediment transport.     

基于计算流体动力学与离散元法耦合的磁力泵水沙运动的数值模拟

应用计算流体动力学与离散元法耦合的方法,对MP6–R微型磁力泵3种进口流速(0.5、1.0、1.5 m/s)和3种含沙量(0.5%、1.0%、2.0%)水沙运动进行数值模拟。结果表明：当进口流速为0.5 m/s时,磁力泵出口管道与蜗壳衔接段出现回流区,其最大回流速度为1.07m/s,随着进口流速的加大,回流速度逐渐降低,当进口流速达到1.5m/s时,回流现象消失,水流速度方向稳定指向出口,磁力泵过流性能最佳;叶轮轴面附近存在大量低速沙粒汇聚的滞留区,滞留区沙粒相互碰撞产生初始切速度;当进口流速一定时,改变颗粒体积分数对滞留区沙粒平均速度的影响较小;进口流速低于1.0 m/s时,增加颗粒体积分数会降低颗粒残留比,进口流速高于1 m/s后,颗粒残留比非常接近;当颗粒体积分数一定时,提升进口流速会降低颗粒残留比,增加滞留区沙粒平均速度,进口流速达到1m/s后,颗粒残留比和滞留区沙粒平均速度随进口流速的变化不明显,磁力泵输送性能最佳。结合磁力泵的过流性能、输送性能与叶轮表面的载荷强度,建议磁力泵最佳运行状态下进口流速保持在1.0 m/s以上。     

风沙区公路防积沙的新型防护栏研究

目的防护栏是保障公路交通安全的重要防护措施,但单一的设计并不能与多种环境相适应。在风沙区的实践活动中发现,安装防护栏的路段常会出现带状积沙,本文针对这一现状,在实地调查的基础上,从空气动力学的角度进行研究,为风沙区路面积沙提供解决方案。方法以公路防护栏为研究对象,对护栏板进行不同孔隙度、不同孔型的改造,利用风洞模拟、克里金插值等方法,分析不同孔洞防护栏对路面风速流场的影响,并计算不同类型防护栏对绝对含沙量的影响,选取适当的配置,达到防止路面积沙的目的。结果传统防护栏背风侧路面近地表风速下降至原风速的80%,在风速为5、8、11 m/s的条件下风沙流绝对含沙量分别下降了44.7%、64.8%和75.1%,护栏板对风沙流的阻挡作用是导致路面积沙的重要因素;新型防护栏能提高风沙流绝对含沙量,大孔型、小孔型防护栏对绝对含沙量的影响随孔隙度没有明显的规律性,但均低于初始水平,长条状孔型防护栏对绝对含沙量的影响随孔隙度的增大而减小,孔隙度达到0.3时绝对含沙量达到初始水平;风沙流结构中含沙量最高的近地表层中,不同孔型防护栏对风速的影响呈现出一致的规律性,随孔隙度的增大而减小,其中大孔型防护栏和小孔型防护栏在不同孔隙度条件下背风侧稳定后风速均小于初始风速,孔隙度为0.3和0.4的长条状孔型防护栏后稳定速度达到初始风速;从风速流场来看,传统防护栏后沿风向形成明显的减速区和低速区,长条状孔型防护栏后风速流场结构较为稳定。结论孔隙度为0.3和0.4的长条状孔型防护栏能起到改善路面风速流场,防止沙区公路积沙的作用。未来针对防护栏的研究应在符合安全标准的基础上,针对不同的行车环境进行相适应的改造,使其充分发挥防护作用。      

沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆—丘间地系统土壤粒度分异规律

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲西部过渡带为研究区,从风沙地貌的角度详细研究了柽柳灌丛沙堆—丘间地系统土壤粒度空间异质性变化规律。结果表明,研究区以极细沙为主,其次为粉沙和细沙,属于风力有效搬运的粒径范围。随着植被总盖度从30%→15%~20%→10%→5%降低,0~10 cm土层平均粒径从74.41→77.28→86.29→92.71 μm变化,并伴随着黏粒消失和粗沙出现。相同植被条件下,以灌丛下土壤平均粒径最小、沙堆边缘和风影区次之、丘间地最大,分选性则以丘间地最好而灌丛下最差。过渡带植被可截获相当部分远程输送的悬移质,使表土物质组成细化;灌丛沙堆明显的细粒富集效应及丘间地土粒相对粗化与风力分选和沙物质原地再分配密切相关;随着植被总盖度降低到5%以下,灌丛沙堆及丘间地普遍发生风蚀,表土粒度组成粗化,“资源岛”效应消失。至少要维持大于10%的植被覆盖是过渡带灌丛沙堆科学保育的前提。