沉沙池设计中恢复饱和系数α计算模型研究

分析论证了一维超饱和输沙法恢复饱和系数α与准静水沉降法修正系数K互为倒数;在分析影响α值变化主要因素的基础上,建立了计算恢复饱和系数α的数学模型;通过误差验证分析和经过几年生产设计部门的使用情况证明,模型的研究思路正确,精度、可靠度均满足设计要求,可供生产设计单位使用。     

沉沙池几种计算方法应用探讨

沉降率是沉沙池设计的主要控制指标,对沉沙池设计尤为重要,本文通过准静水沉降法、超饱和输沙法和沉降概率法三种沉降率计算分析,结合实际工程应用和体会的经验,具有一定的实用价值。     

调流墙对微灌用沉沙池水流流态的影响分析研究

微灌沉沙池是为了直接利用地表水资源作为微灌系统灌溉水源而提出的一种新型泥沙处理技术。泥沙在沉沙池中沉降效果的好坏,与池内水流流场分布直接有关。为使沉沙池内水流流场分布更利于泥沙的沉降,对传统沉沙池进行了改进,在沉沙池工作段首部加设调流墙来对入池水流进行调节,对其调节机理进行了分析研究,并通过室内模型试验验证其调节效果。对试验结果进行分析,表明经过调流墙调节后的水流流场分布更利于泥沙在沉沙池内的沉降,可为工程设计提供参考。     

微灌沉沙池在新疆兵团节水灌溉中的应用研究

微灌沉沙池是为了直接利用地表水资源作为微灌系统灌溉水源而提出的一种新型泥沙处理技术,在进水口加设调流墙、在溢流堰上沿水流方向设置溢流槽两个方面对传统沉沙池进行了改进。通过对微灌沉沙池在生产实际中的应用展开了研究,并在几个方面与传统沉沙池做了比较,结果表明,微灌沉沙池可以大大提高泥砂的沉淀效率,出池水流平均含砂量最大降幅可达95%,特别是对细颗粒泥沙的沉降具有很好的效果,使出池水流含沙量更小,具有广阔的应用前景,值得在更大范围内推广。     

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。     

渠床土壤二维稳定入渗率实验及渗漏损失计算

本文针对干旱地区、连续供水的大中型灌区渠道效率评估需要,用保角映射原理简化稳定入渗率的实验计算式;在克服渠床土壤空间变异性影响、改进国外的分离式静水套坑法为合一式静水套统、测定二维稳定入渗率实验法,求得一维流稳定入渗率的二维改正系数r;结合理论计算,可简便求得渠道渗漏损失用于输水效率评估。     

大流量漏斗沉沙池体型优化研究

为处理好大流量漏斗式沉沙池的沉沙与排沙问题,研究较合适的沉沙及排沙体型,以大盈江漏斗沉沙池为例,研究了沉沙池整体流场,通过整流墩使工作段达到"静水"沉沙的流态.沉沙及冲沙的实验表明:有害粒组的沉降保证率大于80%.排沙孔口进一步优化后,排沙量与沉沙量达到平衡时,池内淤沙不影响沉沙池正常运行.漏斗式沉沙配合8条廊道冲沙的体型满足大流量沉沙池的要求.研发了一个基本解决大流量沉沙池的沉沙排沙问题的体型,为后续的体型研发工作提供了一条思路.     

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.     

河水滴灌重力沉沙过滤池中浑水流场分布规律

为研究河水滴灌重力沉沙过滤池中的水力特性及流场分布规律,采用Fluent软件中的标准k-ε模型和混合物模型计算了其关键建筑物沉沙池内的水沙两相流流场,并将数值计算结果与物理试验实测数据进行了对比,发现数值计算结果与物理试验结果吻合较好,采用的数学模型可以模拟沉沙池中的水沙两相流运动过程,具有一定的准确性和可靠度.根据数值计算结果可知:沉沙池中浑水流速沿水深方向上的变化规律包含流速迅速增大、流速快速减小及流速恒定3个阶段;含沙量沿水深方向上的分布规律可分为清水层、等浓度层、沉降层和压缩层.基于数值计算结果,提出沉沙池尾部和侧向溢流堰处应采取一定措施,防止水流产生局部回流和旋涡,减少泥沙被带出沉沙池外,从而提高水沙分离效率.     

水电站沉沙池沉沙工况水力特性研究

结合国外某水电站工程,通过物理模型对水电站引水沉沙池的水力学特性进行试验研究,通过试验资料深入分析了沉沙池内水流的流态特征,流速分布等水力特性,并通过在沉沙池工作段首部加设整流栅,对入池水流进行调节,使沉沙池内水流流场分布均匀,使调节后的流场分布更利于泥沙的沉降,研究成果为工程设计提供了重要的技术支撑。     

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。     

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。     

洪水期悬移质日平均输沙率计算方法的分析研究

《水文资料整编规范》中所给的在流量和含沙量变化较大的情况下的2种悬移质日平均输沙率的计算方法均是近似计算方法,计算成果含有误差,直接影响流域侵蚀、灌区淤积研究和天然河道、灌溉渠道冲淤分析等成果的精度。提出的“积分法”可以消除近似计算方法所带来的误差,得到精确的悬移质日平均输沙率计算结果,解决了长期以来计算方法存在误差的问题,为下次规范的修改制订提供参考。     

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。     

Deposition of fine sediments in irrigation canals

Sediment control structures constructed at the heads of run-of-river irrigation schemes have little effect on the very fine sands and silts that settle in the smaller distribution canals. One means of minimising the effects of fine sediment deposition in small canals is to design canals so that deposition occurs at selected locations, rather than throughout the canal network. Standard sediment transport predictors cannot be used to predict the effects of changing canal slopes and cross sections when sediment sizes are very small, and thus cannot be used to determine dimensions and slopes of small canal settling basins.The paper presents a simple method for estimating the transport and deposition rates of fine sediment suspensions, for sediments in the cohesive size range. The method, which has been tested against a large data set, enables the effects of changing canal cross sections and slopes on fine sediment transport to be quantified.     

机压微灌管网系统布置与管径同步优化设计

微灌管网系统由轮灌管网(支毛管)和续灌管网(干管)组成,以往的研究没有将其作为一个系统,且不能实现布置与管径组合的同步优化,研究成果对坡度均匀的大型灌区机压微灌独立管网系统的优化也不适用。因此,提出了机压微灌管网系统优化的方法,并建立了优化设计数学模型,采取整数及实数编码的混合编码方法,通过遗传算法求解,同时实现轮灌管网及续灌管网的布置优化及管径组合优化,得出的管径为标准商用管径,无需调整。实例计算结果表明,该模型与算法在求解机压微灌管网系统优化设计问题上具有良好的优化性能和求解精度。与传统设计方案相比较,轮灌管网和续灌管网的优化设计方案单位面积年费用分别降低了14. 85%～35. 59%和4. 12%～12. 99%,节省投资效果明显。