国家科技支撑计划(2012BAB05B01)
- 作品数：10 被引量：69H指数：6
- 相关作者：钟德钰吴保生邵学军周建银李学明更多>>
- 相关机构：清华大学重庆交通大学南京水利科学研究院更多>>
- 发文基金：国家科技支撑计划国家自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：水利工程交通运输工程医药卫生更多>>
- 单个阶梯-深潭破坏的力学模型被引量：7
- 2014年
- 阶梯-深潭系统是山区河流广泛分布的重要河床结构,其破坏机理对于认识山区河流稳定性及河床演变具有重要意义。针对单个阶梯-深潭,以关键石块为研究对象,综合考虑上游来水条件、下游冲刷和泥沙环境,建立单个阶梯稳定性的理论模型。基于理论模型,分析弱输沙条件下阶梯破坏的临界条件和失稳机制。结果表明:(1)河道比降、关键石块粒径、来流流量、下游冲刷和互锁作用是弱输沙条件下影响单个阶梯-深潭稳定性的关键因素。(2)来流恒定时阶梯下游冲刷降低阶梯稳定性。阶梯失稳临界流量随冲刷增强而减小,因此水流破坏作用表现为阶梯下游坡脚冲刷降低失稳临界流量,同时来流增加超过临界流量导致破坏。(3)互锁作用可有效提升阶梯稳定性,并在阶梯坡脚冲刷程度较大时明显提升失稳临界流量,这是阶梯在一般洪水中维持稳定的方式。
- 张晨笛王兆印李志威李文哲
- 关键词：稳定性冲刷
- 向家坝日调节非恒定流对下游航运条件影响研究被引量：28
- 2014年
- 水电站日调节产生的非恒定流常恶化下游河道的适航条件,需提出适合下游航道安全通航的水流控制参数。结合向家坝水电站下游日调节工况的水动力模拟计算和物理模型试验,分析枯水期向家坝水电站不同运行工况下的非恒定流传播特性及其对水位变幅、流速、比降等航运水力要素的影响规律,并通过自航船模试验进一步给出代表船型在重点航段通航上行的条件要求。研究结果表明:向家坝日内的调峰幅度和调峰变率不宜过大,建议日调节运行方式按枢纽下游水位最大小时变幅不超过1.5 m/h、最大日变幅不超过4.5 m/d进行控制,对向家坝下游航运影响较低。
- 母德伟王永强李学明钟德钰
- 关键词：日调节非恒定流数学模型物理模型水力要素
- 兼顾下游航运要求的向家坝水电站枯水期日发电优化运行方式被引量：6
- 2015年
- 向家坝水电站短期日发电调度与坝下游航运间矛盾冲突严重,为缓解航电矛盾,该文提出一种兼顾下游航运要求的向家坝水电站枯水期日调节优化方法。综合考虑向家坝水电站水库运行方式、电站出力特性和大坝下游通航水力条件要求,以日发电量最大为目标,建立向家坝日发电精细化模型,运用一维水流模型实时验证下游航运水力条件,可实时保障下游航运安全,同时提出免疫差分进化算法进行求解。最后以向家坝历史径流数据进行仿真模拟分析,优化结果表明:运用本文所提优化方式及求解方法能够在满足下游航运水力条件和电网要求的同时使日发电量达到4 705万kWh,在时效性方面是动态规划计算时间的1/50,具有较大优势。可用于兼顾航运和调峰功能的水电站日调节方案制定,具有一定的理论与工程实用价值。
- 王永强母德伟李学明钟德钰吴保生
- 关键词：水力要素
- 乌东德-白鹤滩枢纽间河段通航流态的三维数值模拟被引量：5
- 2014年
- 采用数值模拟方法,对金沙江乌东德、白鹤滩枢纽建成后,乌东德-白鹤滩河段的通航问题进行了初步研究.基于ELCIRC模型,采用非结构网格,选取不同的下泄流量和水位控制条件,进行了水库联合调度条件下航道水流条件的三维数值模拟.分析了满足航深的条件下两坝间河段可能出现的局部碍航流态.计算结果表明,当乌东德水电站下泄流量为10,059,m3/s时,两坝间的航深基本能够满足四级航道标准;当下泄流量为1,830,m3/s和6,178,m3/s时,局部可能出现碍航流态,如金沙江与小江的汇流口处水流将呈现立轴环流.研究结果可为乌东德、白鹤滩枢纽的联合调度提供参考依据.
- 杨研邵学军秦翠翠周建银王永强
- 关键词：三维数值模拟非结构网格通航水流条件
- 弯道出流横向流速发展过程的解析解被引量：2
- 2014年
- 针对现有弯道出流横向流速衰减公式忽略横比降的局限,推导了考虑横比降影响的出弯直道内横向流速发展的解析解.该解析解的各项具有明确的物理意义.与试验数据对比表明,该解析解能够较为合理地预测出弯后直段内横向流速的发展,计算结果优于未考虑横比降的公式.横比降对直段的影响主要集中在靠近弯道的直段入口和出口.当横比降影响较大时,不考虑横比降的公式计算值与实测值相差较大,而考虑横比降的解析解的计算结果与实测符合得较好.
- 周建银邵学军假冬冬杨研秦翠翠
- 关键词：解析解过渡段
- 基于动理学理论的推移质输沙公式被引量：7
- 2013年
- 根据Boltzmann方程得到了床面附近运动颗粒的速度分布函数，将其在速度空间上积分，同时考虑床面颗粒起动概率的影响得到了床面颗粒的冲刷率函数。在此基础上，将该函数代人Einstein提出的推移质输沙基本模式中得到了基于动理学理论的推移质输沙公式。研究结果表明：①公式计算结果与实验数据吻合，相对误差为10％～50％，可用于高强度和低强度输沙，能够较好地反映出床面附近运动的推移质颗粒的统计属性；②得到的推移质输沙率理论表达式与经典推移质输沙公式十分接近，同时大大改善了Einstein公式在高强度输沙情况下的计算结果，这也说明了本文理论推导的正确性。
- 张磊钟德钰王光谦吴保生
- 关键词：推移质输沙率紊动
- 明渠中悬移质的弥散-对流方程及悬浮机理被引量：7
- 2013年
- 悬移质泥沙通常构成冲积河流总输沙量的主体,研究悬移质的悬浮机理具有重要的意义.以双流体模型为基础,通过引入弥散速度的概念,建立了悬移质泥沙的输沙方程以及泥沙扩散系数的本构关系.应用该方程分析了二维明渠均匀流中悬移质泥沙浓度垂向分布规律,并与Einstein和Chien的泥沙浓度实验资料及经典扩散理论进行了对比.以此为基础,分析了紊动扩散、颗粒自身的紊动、颗粒碰撞应力对泥沙悬浮的影响在垂向上的变化,以及浓度、粒径等对这些因素的影响.结果表明,泥沙颗粒在明渠紊流中的扩散是浑水的紊动扩散、颗粒自身的紊动、颗粒碰撞应力3部分不同机制共同作用的结果,把泥沙颗粒的悬浮简单归因于水流的紊动是不全面的.
- 张磊钟德钰吴保生刘磊
- 关键词：悬移质弥散扩散双流体模型
- 卵石沙洲发育与冲刷试验被引量：8
- 2014年
- 沙洲是塑造分汊型河道最重要的形态因子,其发育与蚀退由于上游来水来沙变化呈现冲淤交替,从而影响分汊河道输水输沙平衡。通过单个卵石沙洲的淤积和冲刷试验,揭示不同加沙速率、粒径和来流量条件下,沙洲淤积和冲刷规律,并建立简化理论模型分析沙洲淤积速率。结果表明,4组加沙试验中,分流点后出现明显淤积下延至洲头,左汊和右汊成为输沙通道,洲尾中心线两侧的左右汊道有泥沙淤积,洲尾未出现淤积。7组清水冲刷试验中,洲头最先承受冲刷和蚀退,并沿洲体冲刷延伸,洲头冲刷的泥沙沿左右汊水流带到下游,洲尾未出现明显冲刷。卵石沙洲以洲头淤积为主导发育模式,泥沙粒径、洲头坡角和分流角是决定淤积速率的关键因子。
- 李志威王兆印李文哲张晨笛吕立群
- 关键词：分汊河道推移质淤积
- 梯级水库群联合航运关键问题研究Ⅰ:水陆耦合集散交通系统的概念和框架被引量：4
- 2015年
- 随着我国一批大型梯级水利枢纽的兴建与投运,形成大面积库区深水航道,为内河航运提供了良好的契机,也使得沿江沿河地区资源和能源的区位经济优势将更加明显,货物运输量急剧增加,亟需提升货物运输能力.梯级水库群联合航运这一非工程措施以其投资少、见效快成为首选.然而,梯级水利枢纽兴建的同时也截断了航道的连续性,降低了库区航道的通过能力、利用率及影响范围;同时,水库群防洪与发电调度一定程度也制约库区通航能力的提升,使得梯级水库群联合航运面临一系列挑战.围绕上述问题,提出以库区航运为核心驱动的水陆耦合集散交通系统概念,以水利枢纽作为货物集散的"中心点",以库区航道作为集散中心点间的主要"连接线",在库区航运驱动下带动陆路货运量增加并运输至周边经济区域形成"辐射面".在此基础上,进一步论述了此框架下所面临的关键科学问题以及解决方案.相关研究成果可为具有丰富矿产资源和航运潜力的梯级水库群联合航运的规划与实施提供有力的技术支撑.
- 钟德钰王永强吴保生刘可晶王光谦
- 关键词：梯级水库群
- 水库细颗粒淤积物的重力驱动流动
- 2014年
- 为了模拟水库细颗粒泥沙的淤积分布和形态,参考河口浮泥的模拟方法,建立水库淤积物在自重驱动下发生的浮泥运动、固结的简化一维动力学模型,在空间上采用交错网格的有限体积法,在时间上采用二阶龙格库塔方法,以三峡坝前典型断面淤积形态为例进行试验性模拟;将一维水沙输移数值模型与所建模型结合,较成功地模拟了三峡坝前段的淤积总量和分布.结果表明:该模型能够模拟水库细颗粒淤积物的流动和汇集过程;淤积物的固结速率对淤积分布影响较大.模拟结果从动力学机理上解释了水库细颗粒泥沙淤积形态的成因.
- 周建银邵学军江磊假冬冬
- 关键词：浮泥三峡水库坝区
