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高低跌坎消力池三维水流运动特性数值模拟
1
作者
钟振宇
陈柏雨
蒋勤
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第22期9533-9541,共9页
泄洪消力池水流流态对有效削弱下泄水流能量,保障枢纽结构安全及其下游河道河岸稳定与通航建筑物引航道口门区通航水流条件具有重要影响。以向家坝枢纽高低跌坎式出流消力池为例,采用雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-aver-aged Navier-S...
泄洪消力池水流流态对有效削弱下泄水流能量,保障枢纽结构安全及其下游河道河岸稳定与通航建筑物引航道口门区通航水流条件具有重要影响。以向家坝枢纽高低跌坎式出流消力池为例,采用雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-aver-aged Navier-Stokes)方程,Realizable k-ε湍流模型和VOF自由表面追踪模型,建立用于复杂固壁边界条件下具有大自由液面变形的强非线性水气二相流三维数值计算模型,对坝面泄洪射流及其在消力池内的流动特性进行模拟研究。首先,基于向家坝枢纽单池泄洪水流运动物理模型试验,通过对比坝面泄洪射流产生的消力池下泄水流流态及表孔与中孔坝面时均压强的模拟结果与实测数据,验证本数值计算模型的模拟精度。在此基础上,模拟分析表孔、中孔单独泄洪及表、中孔联合泄流情景下消力池射流形态、水流结构及消力池与尾坎水面波动特性。结果表明,对高低跌坎式出流底流消能消力池,在相同泄洪流量条件下,不同的表、中孔坝面泄洪调度方式显著影响消力池淹没射流的三维水流运动结构;表、中孔联合泄流可实现多层多股射流的强烈掺混、有效耗散下泄水流能量、降低消力池及尾坎水面波动;所建立的三维湍流运动数值计算模型能够较好地再现高速射流及消力池水流运动。
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关键词
高低跌坎消力池
坝面泄洪射流
水气二相流
水流运动特性
三维数值模拟
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职称材料
动态水压下迷宫流道水流运动特性研究
被引量:
9
2
作者
郑超
吴普特
+3 位作者
张林
朱德兰
陈昕
陈俊英
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期167-172,共6页
采用粒子跟踪测速(PTV)技术,通过观测动态水压及恒定水压下迷宫流道内示踪粒子的运动规律,分析动态水压下迷宫流道内水流的运动特性,揭示动态水压滴灌抗堵机理。结果表明:相对于恒定水压,动态水压下流道内流量未出现明显下降,动态水压...
采用粒子跟踪测速(PTV)技术,通过观测动态水压及恒定水压下迷宫流道内示踪粒子的运动规律,分析动态水压下迷宫流道内水流的运动特性,揭示动态水压滴灌抗堵机理。结果表明:相对于恒定水压,动态水压下流道内流量未出现明显下降,动态水压对滴灌系统的供水能力影响较小;动态水压下流道主流区水流流速始终保持大幅度上下波动,水流紊动更加强烈,大量粒子可以快速经主流区通过流道,粒子在流道内停留时间大大缩短;滞止区水流流速仍较低,但紊动强烈,进入滞止区的粒子随水流不断运动,不易发生沉积,部分粒子在水流紊动作用下能够迅速重返主流区,并最终通过流道,粒子在流道内沉积的概率明显降低。采用动态水压可以有效提高流道抗堵能力。
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关键词
动态水压
迷宫流道
水流运动特性
粒子跟踪测速
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职称材料
分汊型河道水流运动特性和污染物输移规律研究进展
被引量:
10
3
作者
顾莉
华祖林
+1 位作者
褚克坚
刘晓东
《水利水电科技进展》
CSCD
北大核心
2011年第5期88-94,共7页
对分汊型河道的水流运动特性和污染物输移扩散规律的相关研究进行综述,分别从分汊型河道中分汊口、交汇口、整个分汊河道的水流特性及分汊型河道中的污染物输移特性等4个方面进行总结。介绍分汊口和交汇口处的水流从其能量损失、水位变...
对分汊型河道的水流运动特性和污染物输移扩散规律的相关研究进行综述,分别从分汊型河道中分汊口、交汇口、整个分汊河道的水流特性及分汊型河道中的污染物输移特性等4个方面进行总结。介绍分汊口和交汇口处的水流从其能量损失、水位变化、水流分离等一维、二维过流特征到三维流动结构和紊动特性的研究过程;从野外现场试验、室内物理模型试验和数学模型模拟等角度出发阐述了整个分汊河道的水流特性;认为污染物在分汊河道中的输运规律研究主要集中在数值模拟上,并进行了回顾和分析;提出分汊河道水流水质输移特性研究中一些有待深入探究的问题,尤其亟待加强不同排放方式、不同污染物密度和不同分汊形态下污染物输移机制的试验研究。
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关键词
分汊河道
水流运动特性
污染物输移
综述
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职称材料
宽窄复式河道水流运动特性的试验研究
被引量:
6
4
作者
吉祖稳
胡春宏
潘东
《水利水电技术》
CSCD
北大核心
1997年第11期24-28,共5页
在分析水槽试验资料的基础上,首次对宽窄复式河道的滩槽过流能力、断面平均流速、垂线流速及横向分布等水流运动特性进行了研究.研究结果表明,宽窄复式河道的主槽流量随着滩槽宽度比的增大而减小,滩地流量随着滩槽宽度比的增大而增...
在分析水槽试验资料的基础上,首次对宽窄复式河道的滩槽过流能力、断面平均流速、垂线流速及横向分布等水流运动特性进行了研究.研究结果表明,宽窄复式河道的主槽流量随着滩槽宽度比的增大而减小,滩地流量随着滩槽宽度比的增大而增大;水流发生漫滩之后,随着水深的增加,主槽流速先减小后增加,滩地流速不断增加,二者的变化幅度与滩槽宽度比有关;在大部分区域内垂线流速偏离对数分布,主槽一般偏小,滩地偏大;垂线平均流速沿横向分布与一般复式河道相似,但滩槽流速差别减小.
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关键词
复式河道
流速
水流运动特性
河道
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职称材料
荆江河道水流运动特性研究
被引量:
3
5
作者
渠庚
朱勇辉
+1 位作者
唐峰
孙贵洲
《长江科学院院报》
CSCD
北大核心
2011年第6期76-81,共6页
利用长江防洪实体模型,全面系统地对荆江不同流量条件下的各水力要素进行测量,并结合三峡水库蓄水以来的水沙、地形资料,分析了荆江河段水流运动的基本规律和近期变化的特点,在此基础上对荆江不同河道整治方案进行了研究,并针对不同河...
利用长江防洪实体模型,全面系统地对荆江不同流量条件下的各水力要素进行测量,并结合三峡水库蓄水以来的水沙、地形资料,分析了荆江河段水流运动的基本规律和近期变化的特点,在此基础上对荆江不同河道整治方案进行了研究,并针对不同河型提出了具体的河势控制措施。研究成果表明:通过试验分析较详细地掌握了荆江水面纵比降、断面宽深比、流速分布及水流动力轴线变化等水力要素变化的特点,揭示了荆江河段水流运动规律,并为河道(航道)整治工程提供了科学依据。
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关键词
长江防洪模型
荆江
水流运动特性
河道治理
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职称材料
高拱坝双层孔泄流不同阶段水流运动特性分析
被引量:
1
6
作者
张海生
高海静
马细霞
《水利水电技术》
北大核心
2020年第9期84-89,共6页
通过构造高拱坝双层孔泄流物理模型,以k-ε双方程紊流模型作为物理模型的水流控制方程,确定运算区域,通过分块结构化网格进行区域网格划分,设置边界条件,运用物理模型检测出射水流的空中抛射运动轨迹,基于抛射体理论结合控制方程分析出...
通过构造高拱坝双层孔泄流物理模型,以k-ε双方程紊流模型作为物理模型的水流控制方程,确定运算区域,通过分块结构化网格进行区域网格划分,设置边界条件,运用物理模型检测出射水流的空中抛射运动轨迹,基于抛射体理论结合控制方程分析出射水流在双层孔泄流孔阶段、空中抛射阶段和下游水垫阶段入射角及入射流速等特性。将物理模型与理论计算方法相结合,可全面分析水流运动特性,且分析结果同实测值间误差较小,基本控制在3%以下,说明该方法分析高拱坝双层孔泄流下不同阶段水流运动特性是可行的。
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关键词
高拱坝
双层孔泄流
水流运动特性
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职称材料
渠系分流口区域水流运动特性数值模拟
被引量:
6
7
作者
景琪
张耀哲
《水电能源科学》
北大核心
2017年第5期95-99,共5页
为分析渠系分流口区域的水流运动特性,通过观测室内模型试验水流运动现象,利用RNGκ-ε紊流模型并借助FLOW-3D软件,建立了分流角为73°的渠系分流口区域的水力特性分析计算模型。通过对比分析数值模拟结果与试验结果,验证了该分析...
为分析渠系分流口区域的水流运动特性,通过观测室内模型试验水流运动现象,利用RNGκ-ε紊流模型并借助FLOW-3D软件,建立了分流角为73°的渠系分流口区域的水力特性分析计算模型。通过对比分析数值模拟结果与试验结果,验证了该分析计算模型的准确性和可靠性。以建立的数学模型为分析计算平台,分析了渠系分流口近区及口门断面不同工况下的多个水力要素,重点介绍了不同单宽流量比情况下,渠系分流口区域回流区长度与宽度及引水支渠进水断面收缩系数的变化规律。分析结果表明,随单宽流量比的增大,分流口区域回流区范围增大,支渠渠道进水断面收缩系数减小。研究成果可为类似工程规划设计提供参考。
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关键词
灌溉渠系
分流口
水流运动特性
数值模拟
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职称材料
干支流直角交汇区水流泥沙运动特性初步研究
被引量:
8
8
作者
詹磊
董耀华
刘同宦
《长江科学院院报》
CSCD
北大核心
2010年第8期6-11,15,共7页
通过总结前人有关干支流直角交汇区水流泥沙运动研究成果,归纳了干支流直角交汇区的分区水流泥沙运动特性,初步探讨了交汇区局部水头损失计算方法,提出了新的包含水深比及回流长度的局部水头损失系数计算公式,采用长江科学院水槽试验成...
通过总结前人有关干支流直角交汇区水流泥沙运动研究成果,归纳了干支流直角交汇区的分区水流泥沙运动特性,初步探讨了交汇区局部水头损失计算方法,提出了新的包含水深比及回流长度的局部水头损失系数计算公式,采用长江科学院水槽试验成果对计算公式进行了验证。验证结果表明:在汇流比较小时,计算与试验成果吻合较好。
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关键词
干支流直角交汇区
水流
泥沙
运动
特性
局部水头损失
水槽试验
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职称材料
长江下游三沙(福姜沙、通州沙、白茆沙)水道演变分析及深水航道整治设想
被引量:
43
9
作者
夏云峰
曹民雄
陈雄波
《泥沙研究》
CSCD
北大核心
2001年第3期57-61,共5页
长江下游三沙 (福姜沙、通州沙、白茆沙 )水道是长江口以上重要的碍航浅段 ,随着长江口深水航道治理工程的实施 ,有效地发挥长江黄金水道的效益 ,对三沙水道的治理势在必行。本文结合水流泥沙运动特性 ,探讨三沙水道河床演变的主要影响...
长江下游三沙 (福姜沙、通州沙、白茆沙 )水道是长江口以上重要的碍航浅段 ,随着长江口深水航道治理工程的实施 ,有效地发挥长江黄金水道的效益 ,对三沙水道的治理势在必行。本文结合水流泥沙运动特性 ,探讨三沙水道河床演变的主要影响因素以及对航道的影响 。
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关键词
演变分析
航道整治
福姜沙水道
通州沙水道
白茆沙水道
长江
水流
泥沙
运动
特性
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职称材料
题名
高低跌坎消力池三维水流运动特性数值模拟
1
作者
钟振宇
陈柏雨
蒋勤
机构
中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
河海大学港口海岸与近海工程学院
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第22期9533-9541,共9页
基金
向家坝水电站升船机下游引航道口门区水流条件研究项目(823121916)
国家重点研发计划(2023YFC3008100)。
文摘
泄洪消力池水流流态对有效削弱下泄水流能量,保障枢纽结构安全及其下游河道河岸稳定与通航建筑物引航道口门区通航水流条件具有重要影响。以向家坝枢纽高低跌坎式出流消力池为例,采用雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-aver-aged Navier-Stokes)方程,Realizable k-ε湍流模型和VOF自由表面追踪模型,建立用于复杂固壁边界条件下具有大自由液面变形的强非线性水气二相流三维数值计算模型,对坝面泄洪射流及其在消力池内的流动特性进行模拟研究。首先,基于向家坝枢纽单池泄洪水流运动物理模型试验,通过对比坝面泄洪射流产生的消力池下泄水流流态及表孔与中孔坝面时均压强的模拟结果与实测数据,验证本数值计算模型的模拟精度。在此基础上,模拟分析表孔、中孔单独泄洪及表、中孔联合泄流情景下消力池射流形态、水流结构及消力池与尾坎水面波动特性。结果表明,对高低跌坎式出流底流消能消力池,在相同泄洪流量条件下,不同的表、中孔坝面泄洪调度方式显著影响消力池淹没射流的三维水流运动结构;表、中孔联合泄流可实现多层多股射流的强烈掺混、有效耗散下泄水流能量、降低消力池及尾坎水面波动;所建立的三维湍流运动数值计算模型能够较好地再现高速射流及消力池水流运动。
关键词
高低跌坎消力池
坝面泄洪射流
水气二相流
水流运动特性
三维数值模拟
Keywords
flood discharge stilling basin with step-down floors
dam surface flooding jet
water-air two-phase flow
flow pattern and its characteristics
numerical simulation
分类号
TV653.1 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
动态水压下迷宫流道水流运动特性研究
被引量:
9
2
作者
郑超
吴普特
张林
朱德兰
陈昕
陈俊英
机构
西北农林科技大学水土保持研究所
西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期167-172,共6页
基金
中国科学院西部之光人才培养计划资助项目
'十二五'国家科技支撑计划资助项目(2011BAD29B02)
高等学校学科创新引智计划(111计划)资助项目(B12007)
文摘
采用粒子跟踪测速(PTV)技术,通过观测动态水压及恒定水压下迷宫流道内示踪粒子的运动规律,分析动态水压下迷宫流道内水流的运动特性,揭示动态水压滴灌抗堵机理。结果表明:相对于恒定水压,动态水压下流道内流量未出现明显下降,动态水压对滴灌系统的供水能力影响较小;动态水压下流道主流区水流流速始终保持大幅度上下波动,水流紊动更加强烈,大量粒子可以快速经主流区通过流道,粒子在流道内停留时间大大缩短;滞止区水流流速仍较低,但紊动强烈,进入滞止区的粒子随水流不断运动,不易发生沉积,部分粒子在水流紊动作用下能够迅速重返主流区,并最终通过流道,粒子在流道内沉积的概率明显降低。采用动态水压可以有效提高流道抗堵能力。
关键词
动态水压
迷宫流道
水流运动特性
粒子跟踪测速
Keywords
: Dynamic water pressure Labyrinth channel Flow characteristics Partical track velocimetry
分类号
S275.6 [农业科学—农业水土工程]
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职称材料
题名
分汊型河道水流运动特性和污染物输移规律研究进展
被引量:
10
3
作者
顾莉
华祖林
褚克坚
刘晓东
机构
河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室
河海大学环境学院
河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心
出处
《水利水电科技进展》
CSCD
北大核心
2011年第5期88-94,共7页
基金
国家"973"计划(2008CB418202)
国家自然科学基金(51009048
+5 种基金
50979026)
国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07103-006)
中央高校基本科研业务费专项(2009B16714
2009B17814)
江苏省六大人才高峰计划(08-C)
河海大学自然科学基金(2009422611)
文摘
对分汊型河道的水流运动特性和污染物输移扩散规律的相关研究进行综述,分别从分汊型河道中分汊口、交汇口、整个分汊河道的水流特性及分汊型河道中的污染物输移特性等4个方面进行总结。介绍分汊口和交汇口处的水流从其能量损失、水位变化、水流分离等一维、二维过流特征到三维流动结构和紊动特性的研究过程;从野外现场试验、室内物理模型试验和数学模型模拟等角度出发阐述了整个分汊河道的水流特性;认为污染物在分汊河道中的输运规律研究主要集中在数值模拟上,并进行了回顾和分析;提出分汊河道水流水质输移特性研究中一些有待深入探究的问题,尤其亟待加强不同排放方式、不同污染物密度和不同分汊形态下污染物输移机制的试验研究。
关键词
分汊河道
水流运动特性
污染物输移
综述
Keywords
braided river
flow characteristic
pollutant transport
review
分类号
TV133 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
宽窄复式河道水流运动特性的试验研究
被引量:
6
4
作者
吉祖稳
胡春宏
潘东
机构
中国水利水电科学研究院
中国水利电力对外公司
出处
《水利水电技术》
CSCD
北大核心
1997年第11期24-28,共5页
基金
国家自然科学基金!59339172
文摘
在分析水槽试验资料的基础上,首次对宽窄复式河道的滩槽过流能力、断面平均流速、垂线流速及横向分布等水流运动特性进行了研究.研究结果表明,宽窄复式河道的主槽流量随着滩槽宽度比的增大而减小,滩地流量随着滩槽宽度比的增大而增大;水流发生漫滩之后,随着水深的增加,主槽流速先减小后增加,滩地流速不断增加,二者的变化幅度与滩槽宽度比有关;在大部分区域内垂线流速偏离对数分布,主槽一般偏小,滩地偏大;垂线平均流速沿横向分布与一般复式河道相似,但滩槽流速差别减小.
关键词
复式河道
流速
水流运动特性
河道
Keywords
compound channel, ratio of plain and channel breadths, velocity
分类号
TV131.3 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
荆江河道水流运动特性研究
被引量:
3
5
作者
渠庚
朱勇辉
唐峰
孙贵洲
机构
长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
出处
《长江科学院院报》
CSCD
北大核心
2011年第6期76-81,共6页
基金
水利部水利前期项目"三峡工程运用初期荆江河道演变与治理研究"(QQ0871/HL15)
水利部公益性行业专项(200910004)
国家自然科学基金(51079104)
文摘
利用长江防洪实体模型,全面系统地对荆江不同流量条件下的各水力要素进行测量,并结合三峡水库蓄水以来的水沙、地形资料,分析了荆江河段水流运动的基本规律和近期变化的特点,在此基础上对荆江不同河道整治方案进行了研究,并针对不同河型提出了具体的河势控制措施。研究成果表明:通过试验分析较详细地掌握了荆江水面纵比降、断面宽深比、流速分布及水流动力轴线变化等水力要素变化的特点,揭示了荆江河段水流运动规律,并为河道(航道)整治工程提供了科学依据。
关键词
长江防洪模型
荆江
水流运动特性
河道治理
Keywords
Yangtze River Flood Control Physical Model
Jingjiang River
flow characteristics
river regulation
分类号
TV147 [水利工程—水力学及河流动力学]
TV149.2 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
高拱坝双层孔泄流不同阶段水流运动特性分析
被引量:
1
6
作者
张海生
高海静
马细霞
机构
河南省水利水电学校
郑州大学
出处
《水利水电技术》
北大核心
2020年第9期84-89,共6页
基金
国家自然科学基金项目(51679261)。
文摘
通过构造高拱坝双层孔泄流物理模型,以k-ε双方程紊流模型作为物理模型的水流控制方程,确定运算区域,通过分块结构化网格进行区域网格划分,设置边界条件,运用物理模型检测出射水流的空中抛射运动轨迹,基于抛射体理论结合控制方程分析出射水流在双层孔泄流孔阶段、空中抛射阶段和下游水垫阶段入射角及入射流速等特性。将物理模型与理论计算方法相结合,可全面分析水流运动特性,且分析结果同实测值间误差较小,基本控制在3%以下,说明该方法分析高拱坝双层孔泄流下不同阶段水流运动特性是可行的。
关键词
高拱坝
双层孔泄流
水流运动特性
Keywords
high arch dam
discharge through dual-layer outlets
flow movement characteristics
分类号
TV131.4 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
渠系分流口区域水流运动特性数值模拟
被引量:
6
7
作者
景琪
张耀哲
机构
西北农林科技大学水利与建筑工程学院
出处
《水电能源科学》
北大核心
2017年第5期95-99,共5页
基金
水利部公益性行业专项经费项目(201301016-01)
文摘
为分析渠系分流口区域的水流运动特性,通过观测室内模型试验水流运动现象,利用RNGκ-ε紊流模型并借助FLOW-3D软件,建立了分流角为73°的渠系分流口区域的水力特性分析计算模型。通过对比分析数值模拟结果与试验结果,验证了该分析计算模型的准确性和可靠性。以建立的数学模型为分析计算平台,分析了渠系分流口近区及口门断面不同工况下的多个水力要素,重点介绍了不同单宽流量比情况下,渠系分流口区域回流区长度与宽度及引水支渠进水断面收缩系数的变化规律。分析结果表明,随单宽流量比的增大,分流口区域回流区范围增大,支渠渠道进水断面收缩系数减小。研究成果可为类似工程规划设计提供参考。
关键词
灌溉渠系
分流口
水流运动特性
数值模拟
Keywords
irrigation canal system
bifurcation area
water movement characteristics
numerical simulation
分类号
TV133 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
干支流直角交汇区水流泥沙运动特性初步研究
被引量:
8
8
作者
詹磊
董耀华
刘同宦
机构
长江航道测量中心
长江科学院
出处
《长江科学院院报》
CSCD
北大核心
2010年第8期6-11,15,共7页
基金
"十一五"国家科技支撑计划课题"三峡工程水库泥沙淤积及其影响与对策研究"(2006BAB05B02)
文摘
通过总结前人有关干支流直角交汇区水流泥沙运动研究成果,归纳了干支流直角交汇区的分区水流泥沙运动特性,初步探讨了交汇区局部水头损失计算方法,提出了新的包含水深比及回流长度的局部水头损失系数计算公式,采用长江科学院水槽试验成果对计算公式进行了验证。验证结果表明:在汇流比较小时,计算与试验成果吻合较好。
关键词
干支流直角交汇区
水流
泥沙
运动
特性
局部水头损失
水槽试验
Keywords
Right-angled Conjunction of main and branch channels
nature of flow structure and sediment trans- port
local head loss
flume experiment
分类号
TV142 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
长江下游三沙(福姜沙、通州沙、白茆沙)水道演变分析及深水航道整治设想
被引量:
43
9
作者
夏云峰
曹民雄
陈雄波
机构
河海大学
南京水利科学研究院
出处
《泥沙研究》
CSCD
北大核心
2001年第3期57-61,共5页
文摘
长江下游三沙 (福姜沙、通州沙、白茆沙 )水道是长江口以上重要的碍航浅段 ,随着长江口深水航道治理工程的实施 ,有效地发挥长江黄金水道的效益 ,对三沙水道的治理势在必行。本文结合水流泥沙运动特性 ,探讨三沙水道河床演变的主要影响因素以及对航道的影响 。
关键词
演变分析
航道整治
福姜沙水道
通州沙水道
白茆沙水道
长江
水流
泥沙
运动
特性
Keywords
formation analysis
channel regulation
Tongzhou sand shoal
Fujiang sand shoal
Baimao sand shoal
分类号
TV147 [水利工程—水力学及河流动力学]
U617 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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长江下游三沙(福姜沙、通州沙、白茆沙)水道演变分析及深水航道整治设想
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2001
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