水流范文10篇

摘要摘要：在前人探究的基础上，分析了含沙量对磨损和气蚀的影响，提出了由湍流猝发现象而引起的扫荡磨损的概念，认为含沙量的增加将增加星度微切削破坏功能和扫荡磨损，降低单颗粒泥沙的破坏功能；含沙量小时促进气蚀，而含沙量大时则制约气蚀。提出了临界含沙量Scr有可能不存在的情况，解释了文献[1、[2的结论。

摘要：磨蚀扫荡磨损气蚀紊动

我国河流中大多数含有泥沙，有的含沙量很大。如闻名的黄河干流多年平均含沙量达37kg/m3,长江含沙量较少，上游多年平均含沙量约为1.7kg/m3,输沙量大多集中在每年6～9月的洪水期，当挟沙水流以较高的流速流经泄水或排水建筑物时，将对闸门槽、底板、泄洪排沙底孔、溢流面等造成磨损，严重者直接危害到水工建筑物的平安，造成很大的经济损失，故对含沙水流的磨蚀规律进行探究很有必要。

图1含沙量和磨蚀失重的关系

Relationbetweensedimentconcentrationandabrasionrateofdifferentmaterials

目前，对于水流含沙量对磨损的影响理论上的探究还很不成熟，主要靠实验的手段来加以探究，不同的学者采用不同的方法在这方面做了许多探究，但他们的结果很不一致，有的甚至是相互矛盾的。水利水电科学探究院在各种空化试验设备上如水洞、转盘仪和磁致伸缩仪上进行的试验，以及采用黄河沙和塑料沙进行的空化和磨蚀试验发现，在含沙量小时，含沙量的增加对空化和磨蚀起促进功能，在含沙量大时，含沙量的增加对空化和磨蚀起制约功能(如图1)，在两种相反功能之间存在一称为临界含沙量Scr的转变点[1。而清华大学在二元文丘里管中，采用黄河小浪底河滩的天然砂做的试验探究表明，混凝土等脆性材料的平均磨蚀率均随水流含沙量的增大而增大，并没有明显的峰值[2(如图2)。

近十几年来，我国对水泵装置作了大量的研究工作，特别是对低扬程轴流泵水力模型和进水流道优化水力设计的研究已取得很多进展，有许多成果已经在泵站工程中得到成功的应用。由于种种原因，人们对进水流道内的流态比较注意、比较了解，而对出水流道内的流态则缺乏较为深入的了解。在过去相当长的一段时期内，只做过一些关于出水流道水力损失方面的试验研究。出水流道是水泵装置的一个重要组成部分，对水泵装置的性能有非常明显的影响。出水流道的水力设计至今仍建立在传统的一维流动理论的基础上，这种理论与出水流道实际的三维流动情况出入很大。近些年来，人们对出水流道在水泵装置，尤其是在低扬程水泵装置中的作用，已经有了愈来愈清楚的认识，提出了重视研究出水流道水力设计理论和方法的要求。1997年9月1日颁布实施的国家标准《泵站设计规范》所规定：“出水流道布置对泵站的装置效率影响很大，因此流道的型线变化应比较均匀”[1]。

流道的外特性是由其内特性决定的，对流道内特性的认识应是更为本质的认识。本文采用三维紊流数值模拟的方法，对虹吸式、直管式和斜式出水流道内的基本流态进行了初步的分析计算，力图揭示这三种形式出水流道内的三维流动形态，为认识和解决各类有关出水流道的水力学问题奠定必要的基础。

1出水流道流动模拟的数学模型

泵站出水流道三维流动模拟采用了雷诺平均N-S方程，并以标准κ-ε紊流模型使方程组闭合。选用这种模型的原因，是因为试验证明，标准κ-ε紊流模型对三维流动是非常适用的[2]。

1.1控制方程在定常条件下，泵站出水流场的不可压流动可用以下一组方程描述：

1.连续方程

1工程概况

东河水库为除险加固工程,坝址以上控制径流面积582.8km2,总库容4815.65万m3。输水泄洪隧洞布置在左岸则隧洞轴线较长,且进出口转角较大。输水隧洞布置于右岸,由于枢纽区地形狭窄，溢洪道尾段、输水隧洞出口共用一个消力池。设计洪水位溢洪道下泄流量269.2m3/s,泄洪隧洞

下泄流量53.2m3/s;校核洪水位1744.41m,溢洪道下泄流量547.8m3/s,泄洪隧洞下泄流量59.9m3/s。溢洪道全长333.13m,堰型为宽顶堰，净宽3×6m，其中引渠段长156.13m,控制段长12m，陡槽段长130m。纵坡分别为0.1、0.145。泄洪输水隧洞全长301.57m，其中有压段为平坡，长76.90m;闸室段长6.5m,无压段长194.53m,坡度分别为0.02、0.266,断面均为城门洞形,宽度2.5m,有压段最大高度5.72米;无压段最大高度3.22米。

2试验内容

1)上游水位与溢洪道、泄洪输水隧洞下泄流量的关系;

2)溢洪道、泄洪输水隧洞陡槽内水流流态研究;

一、明渠及水流的概念

明渠在自然界和实际水利工程中极为常见，明渠中的水流是具有自由水面、在重力作用下流动的水流。因此明渠水流的水力要素和边界条件也将随时间和空间而改变，明渠的横断面形状、类型很多，受地形、地质、地貌、工程材料及管理等因素的影响，边界条件十分复杂。根据水流运动要素是否随时间改变，将水流分为恒定流与非恒定流。在恒定流中，又根据水流的运动要素是否沿程变化，将水流分为均匀流与非均匀流。明渠均匀流是指水力要素随时问和空间不发生变化的水流，是明渠水流中最基本、最简单的水流形态，是明渠水力计算的基础。根据明渠均匀流的基本特征，要形成均匀流就必须具备一定的条件：一是明渠水流必须是恒定流，且流量沿程不变，无支流的流入和流出；二是明渠为长直棱柱体正坡渠道；三是明渠的底坡、糙率沿程不变；四是明渠中不得有障碍物阻挡水流。严格地讲，完全符合以上条件的明渠很少，因此均匀流在实际水流中极少发生，一般将大致符合这些条件的明渠水流近似地看作均匀流。在明渠中，尽可能使渠轴线顺直、断面尺寸和底坡沿程不变，基本满足均匀流的条件，天然河道的水流多为非均匀流。然而，为简化分析计算，通常将较为顺直整齐、糙率基本一致、河床稳定的单式断面河段中的水流视为均匀流。

二、工程条件

某水库设计坝址处第1年11月至次年5月，5年一遇洪峰流量为32m3／s。设计坝址处左岸山体自然坡度为60。左右，右岸山体自然坡度为45。左右。河床偏于左岸，左岸河床为砂砾石，右岸为黏土堆积岸。结合工程两岸实际地形、施工能力及在满足安全经济的原则下，欲将本工程分为两次导流进行施工，第一期先施工左岸部分，并对右岸河床进行整治，在一期施工时洪水由右岸开挖成形的导流明渠泄向下游，从而保证左岸的混凝土施工不受上游来水的干扰，能够顺利进行。

三、导流明渠设计

(一)设计参数

摘要：本文对水闸消能防冲期间的常见问题进行了论述，结合某水利工程除险加固项目建立了水闸消能防冲的水力学模型。借助模型对过度冲刷、流速过大问题的成因进行了分析，提出了解决出闸水流集中、水流流速分布不均、冲刷压力过大情况的施工方案，为相关单位人员提供参考。

关键词：水力学模型；水闸消能防冲；除险加固

1工程概况

某河道所修建的水闸为多孔水闸，孔位数量为16个，宽度均为4m，闸顶高度与闸室宽度分别为19．5m和81．0m，利用消力池对泄流进行消能处理。在水闸工程应用过程中，工程单位对其下游翼墙底部、下游齿坎、斜坡段以及消力池底板等多个部位进行了除险加固处理。然而，工程单位加固下游翼墙后，水闸泄流期间产生了主流集中、水流流速提升、河床冲刷情况愈发严重的问题，急需通过水力学模型对水流流态变化与下游翼墙加固之间的关联性进行分析，探寻改善消能防冲设施功能效果的具体措施［1］。

2研究方法

2．1模型创建

弯曲河道是天然河道中常见的一种河流形态，多年来人们从各个方面对弯曲河道特有的水流运动规律、河床演变规律，进行了广泛的研究[1，2].如张红武[2]从模型试验和理论分析出发，较为深入地研究了弯道内的水面形态、环流运动以及纵向流速的沿程分布规律等.随着计算机性能的提高，以及数值计算方法的发展，很多研究者开始用数学方法模拟弯道内的水沙运动及河床变形.最早以Engelund[3]、Odgaard[4]等人提出的恒定水流模型为代表.近年来，部分研究者提出的三维数学模型，既能模拟弯道内的水沙运动，又能考虑床面的冲淤变化，较以前有了更大的进步[5，6].尽管三维数学模型可以模拟弯道内较为复杂的水流运动和河床变形问题，不过在实际工程中用的最广的还是平面二维模型[7，8].

通常现有这些模型只考虑河床的纵向变形，而很少注意弯道内的横向变形问题，也即河岸冲刷问题.本文针对当前在弯道水流和河床变形模型的研究状况，以前人的研究结果为基础，建立了正交曲线坐标下的平面二维水沙数学模型，用于模拟弯道内的水沙运动及河床纵向变形；在深入分析河岸冲刷机理的基础上，采用力学模型模拟粘性河岸冲刷、崩塌的过程.最后利用弯道模型的试验资料，验证了本模型计算的流场、岸边水位等与实测值符合较好.同时模拟了90°弯道在持续清水冲刷下的河床变形过程，对主流线、断面形态、主槽比降等计算结果随时间变化的分析表明，模拟结果符合弯道变形规律.

1数学模型

本文建立的模型具有如下特点：(1)为适应不规则的岸边界，建立正交曲线坐标下的平面二维水沙模型，并用MADI方法[9]求解水流方程组.(2)改进以往对泥沙恢复饱和系数取为经验常数的做法，模型中采用了张红武[10]提出的不平衡输沙理论，用于研究悬移质泥沙的输移以及河床变形过程.(3)引入Osman[11]提出的河岸冲刷模型，用于模拟粘性河岸的横向冲刷过程以及在重力作用下的崩塌过程.

1.1平面二维水沙数学模型

1.1.1水流基本方程

摘要：冲刷与地基地质条件密切相关，因此查明冲刷地段的地质条件，既是进行工程地质评价的前提，也是为水工模型试验和结构专业进行消能防冲设计提供可靠地质资料。

关键词：泄水输水建筑物；冲刷；影响因素；工程地质评价

一、泄水输水建筑物的工作特点和冲刷地段

水利水电枢纽中常见的泄水建筑物如溢流重力坝、溢洪道、泄洪隧洞、泄水闸等；输水建筑物如渠道等，各建筑物具有不同的工作特点，不同建筑物的各组成部分与水流接触的地基或边坡一般要经受水流冲刷。冲刷破坏程度主要与水流和地质两方面因素有关，根据破坏程度的差异，可分为一般冲刷地段和严重冲刷地段。但仅就水流方面而言，溢流重力坝下游河床及两岸、溢洪道泄水槽和消能段、泄洪隧洞出口段、水闸下游连接段、渠道落差建筑物陡坡、消力池段水流急，甚至为高速水流，单宽水流所含能量大，多会产生比较严重的冲刷破坏，属于严重冲刷地段。而建筑物的其余组成部分起到引水、导流作用，或将水源区水流平缓地引入主控段，或将消能后水流平稳地泄入原河道，水流流速均不大，属于一般冲刷地段。

二、冲刷引起主要工程地质问题及其影响因素

高速水流具有较大能量，长期冲刷将会引发多方面的工程地质问题：①水流冲刷两岸岸坡，造成大量塌方、滑坡。②射流跌入水垫后形成回流，剧烈冲刷坝脚，导致地基及建筑物失稳。③冲刷坑形成后，上游坡溯流发展，危及坝基稳定。④冲刷坑的不断加深，切断坝基下的软弱夹层、缓倾角断层，形成临空面，可能引起深层滑动。⑤泄水输水建筑物本身受高速水流冲刷而破坏。

1前言

随着引黄灌溉事业的发展，泥沙问题日益突出。引黄泥沙的处理不但影响沿黄两岸地区的工农业效益，还将造成土地沙化，成为影响环境的公害。

渠网水沙调度的目的是通过不同的泥沙处理和灌区布置方式，进行泥沙远距离输送，使进入渠道的泥沙得到合理的安排。这也正是引黄灌溉泥沙安排的战略方向。

2渠网水沙调度模型的计算方法

黄河下游引黄灌区灌溉渠道的分布均可概化成干、支、斗、农、田的结构形式，即水流自上而下逐级分流直至田间。干渠的水沙运动可用灌渠水流泥沙数学模型来计算(详见文献[1])。如果将支渠看成是干渠、斗渠看成是支渠，则支渠的冲淤计算也与干渠一样，而斗渠和农渠又可看成是支渠与斗渠的模式，这样整个灌区的干、支、斗、农渠直至田间的水沙运动过程都可求出，因此以灌渠水流泥沙数学模型为基础，考虑不同灌溉渠道中引水、灌溉形式等，即可建立用于泥沙调度的渠网水沙调度模型。

由于一个灌区的支、斗、农渠很多，如果通过对每条渠道的计算来求全灌区的淤积及分布则十分繁杂。因此在渠网水沙调度模型中，根据具体情况进行了简化。首先把灌区内自流灌区与提水灌区分开；然后根据平面位置、地形情况、种植作物异同等分成几片(可包括几个支渠灌溉系)；再分别找出有代表性的典型支渠灌溉系，进行支、斗、农至田间的泥沙淤积及分布计算；最后用各代表支渠系统的计算结果，推算出各片的泥沙淤积分布情况，即可计算出整个灌区(包括自流灌区和提水灌区)的泥沙淤积分布。下面详细介绍各级渠道的水沙计算方法。

摘要：跨河桥梁工程修建过程中以及工程完工之后，其桥梁会对所在河道的防洪能力造成一定的影响，而河道水流对桥梁同样会产生影响。本文即是对该类工程防洪评价进行探究，分析其防洪影响的评价内容、指标以及评价计算方法。

关键词：跨河桥梁工程;防洪评价;防洪

计算过去的众多实践证明，优质的跨河桥梁工程可对当地水利工程起到正向影响和辅助作用，而规划和施工缺乏科学性的该类工程则会对当地防洪工作造成负面影响。我国早已意识到这一影响关系，故而制定了相关法律法规，督促该类工程进行防洪评价，规范相关建设行为。

1.跨河桥梁工程防洪评价内容

在跨河桥梁工程施工过程中，其必然会涉及架设桥墩等操作，架设桥墩以后，河流流经桥下时，其所能流经的河道与从前相比相对狭窄，且水流在流经该处时，桥孔也会对其流速产生影响，造成挤压。在进行跨河桥梁施工时，在架设桥墩之外，其施工行为也需要一定的场所承载，而这部分施工场所将加重该影响。当对跨河桥梁工程防洪影响进行评价时，应重点考察该工程对河道原有防洪能力造成的影响，以及河流作用于桥梁时为其带来的消极影响。

2.跨河桥梁工程防洪评价指标

摘要摘要：作者对土工充泥袋代替块石作为建筑材料，在水流功能下袋体的保沙性能和充泥袋的稳定性能等关键新问题开展了一系列室内外试验探究，并提出了相应的解决办法。根据土工充泥袋稳定要求而研制的新型袋体“沙垫”现已在工程实践中广泛应用。

摘要：土工充泥袋漏沙率保沙率袋体稳定

土工合成材料是一种新型的建筑材料，已广泛应用于水利、水电、公路、铁路、海港以及军工等各个领域。黄河因泥沙颗粒较细，洪水流速较大，土工充泥袋应用于护岸工程时，保沙性能要求较高。因此，土工充泥袋外层用聚丙烯充泥袋布，内层用聚乙烯薄膜复合制成土工复合袋，然后，把袋体安装在抛枕架内，由人工把泥沙装入袋中，封住袋口后，扳动抛枕架，将袋体抛入加固堤段。实践表明，土工复合袋人工装沙用于黄河大堤防冲加固取得了较好的效果。浙江省绍兴、萧山等地于20世纪90年代初用泥浆泵充填土工长管袋在钱塘江河口高滩上进行围垦筑堤。实践表明，在治河抢险等水利工程中用土工充泥袋代替石方具有施工进度快、造价低、又能就地取材和便于机械化施工等，应用前景十分广阔。钱塘江河口泥沙颗粒细，涨、落潮流速大，能否用土工充泥袋代替石方作为钱塘江南股槽整治工程材料，土工充泥袋在水流功能下的保沙性能和袋体的稳定性能等是关键新问题。对此，作者开展了一系列室内、外试验探究。通过室内和现场试验得知，解决袋体的保沙新问题，首先应根据泥沙的粗细情况合理地选择袋布，用泥浆泵充填土工充泥袋结束后，其外侧及时加抛石渣和块石，或者在袋体外加包塑料薄膜使袋体免受水流和风浪的淘刷，从而达到保沙目的。至于袋体稳定新问题，宜采用大体积的袋体，但袋体的长宽比(L/B)应在2.0～3.5之间。根据这一要求，在钱塘江南股槽整治实践中，研制出大体积土工“沙垫”代替长管袋。这种大体积“沙垫”现已广泛应用，取得了显著的经济效益。

1土工充泥袋布的选择

1.1现场泥沙颗粒级配及其物理特性试验现场位于钱塘江尖山河湾南岸曹娥江口东侧(图1)。现场土样经颗粒分析，泥沙粒径摘要：d50＝0.03mm，d10＝0.014mm，d60=0.033mm，曲率系数Cc=d230/(d60*d10)=1.25，不均匀系数Cu=d60/d10=2.36，属颗粒较均匀的细粉沙。泥沙起动流速为0.3～0.5m/s，干容重1.12～1.58t/m3，渗透系数1.21×10-4～1.38×10-5cm/s，内摩擦角20°～27°。

1.2土工充泥袋布的选择