明渠

摘要： 随着对生态环境的日益重视,有关植被的水力学研究近年来进展迅速。对于淹没植被,现有的研究一般认为植被表层水流仍满足对数分布。但在浅水情况下,表层水流流速明显偏离对数规律。本文首先通过改变表层水深、植被杆径和密度,开展了淹没植被浅水明渠流多工况水槽实验,并运用激光多普勒测速仪对垂线流速分布进行了测量;然后结合Prandtl紊流掺混理论,探讨了浅水情况下掺混长度沿水深的变化规律,并推导出非对数形式的流速分布公式。与实验资料的比较结果表明:理论公式能较好地描述淹没植被条件下浅水明渠流的流速分布规律。

摘要： 为研究明渠交汇水流污染物混合规律,针对90°等宽顺直明渠水流交汇口,建立三维水动力污染物耦合输运数学模型,对6种不同汇流比情况进行数值模拟研究。计算结果表明:交汇水流污染物分布存在明显的三维特征,且与二次流密切相关;水体表层污染带最大宽度与汇流比的关系和水体内部不同,表层水体污染带最大宽度在小汇流比工况下为主渠宽度,不随汇流比的变化而改变,在大汇流比工况下与汇流比呈良好的一次函数关系;中下层水体污染带最大宽度与汇流比呈二次曲线关系;汇流比越接近0.5,污染物混合越不均匀,且汇流比越大,污染物混合速率越快。

摘要： 为改善城市内河生态基流小、水动力不足、水体流动性差、水环境容量小、黑臭水体现象严重等问题,文中以黄孝河明渠为例,进行不同调度方案条件下水质目标可达的生态补水方案探究。结合地下污水处理厂和调蓄池等工程措施对调度方案的影响,考虑旱天和雨天工况下不同补水水量和补水方式设置生态补水方案。采用MIKE11建立一维水动力水质模型,模拟分析不同生态补水方案条件下,主要污染物COD_(Cr)、氨氮和TP削减率及实现水质目标所需的补水时长。结果表明:旱天有排口排污工况下,无法实现水质控制目标;旱天无排口排污工况,补水量不少于6万t/d时,可通过生态补水方式实现明渠水质控制目标,且补水量越大,水质改善效果越好;持续补水和间歇补水方式均可实现雨后水质目标可达,相较持续补水,间歇补水方案下COD_(Cr)、氨氮和TP达到地表水V类水质标准所需补水时长较短,水质改善效果较好。文中基于水质目标可达,提出黄孝河明渠生态补水方案,为雨源型河流生态补水提供了理论依据和科学借鉴,为高密度建成区城市内河黑臭水体治理提供了系统的解决方案。

摘要： 为明确非满管电磁流量测箱在明渠正常输水及不同干扰物存在条件下测流结果的精确度及稳定性,将不同流量测箱与标准流量计在不同工况条件下的测量结果进行对比分析,结果表明:超声、压力液位流量测箱在不同工况下与标准流量计测得流量数据符合测流精度要求;从测流数据的稳定性角度考虑,超声、压力液位流量测箱测量数据的标准差等参数较压力A型流量计低,压力液位流量测箱的误差分布在0.04728~0.09134,超声液位流量测箱的误差分布在0.04750~0.09250,压力液位A型流量计误差分布在0.04490~0.09230;从宁夏灌区实际情况考虑,超声、压力液位流量测箱能在不同工况下工作且精度较高,可以适当推广应用.

摘要： 采用基于雷诺应力模型与体积函数法的等宽明渠交汇流三维数值模型,对7种交汇角和3种流量比的21种组合工况进行了模拟计算;采用基于主流向流速的等值线法定义分离区,对分离区尺度及其三维形态进行了分析,并根据断面涡量值的计算结果对交汇口下游二次流强度沿程分布规律进行了归纳总结。结果表明:当流量比增大或交汇角减小时,分离区的水平尺寸变小,平面形态变狭长;分离区域平均水深随着流量比或交汇角的增大而降低;交汇口下游二次流强度随着流量比的增大而逐渐减弱;在交汇口附近二次流强度受交汇角影响较大,沿主流方向交汇角影响逐渐降低。

摘要： 正确模拟明渠水温是分析冰情及优化调蓄水库布局的基础。基于历史气象资料,本文提出了水体与大气热交换的线性化模型和非线性模型,这些模型包含了太阳辐射、长波辐射、蒸发和对流热交换等主要因素。建立了水体与混凝土衬砌渠道热交换的参数化模型,考虑了衬砌结构、导热性能和地温等因素的影响。在此基础上,建立了明渠一维流动水温模型,提出了水温发生变化的临界气温判据,然后利用特征线方法解析得到明渠水温的递推数值计算公式,提出了均匀流条件下水温由正转负的临界长度公式,分析了气温、渠道进口水温、地温和太阳辐射等对临界长度的影响,最后,通过典型算例比较了非线性热交换模型和线性热交换模型对临界长度的影响。

摘要： PC壁体桩是新型混合配筋高强预应力混凝土空心方桩,桩体强度高、刚度大、持荷均匀,近年来,在市政工程排水明渠施工中得到广泛应用。通过桩体施沉、灌注桩间密封孔、冠梁施工、支撑、开挖等工艺流程,可快速完成明渠施工,该施工技术既充分发挥了桩身抵抗土体水平侧压力的支护作用,桩体本身作为渠壁与渠顶、底结构一起形成了渠道的永久结构,不仅可根据排水流量需要灵活施作各种规格尺寸的渠道,而且防渗效果好、成型整齐美观,在节能、水保和环保建设方面有着广阔的应用前景。

摘要： 植被在影响河流的紊流中起着重要作用。为阐明斑块内植被组合分布下的紊流特性,运用CFD工具FLUENT,采用雷诺应力模型,设计4种不同的植被组合方式,对占据河道一半宽度的纵向不连续刚性植被斑块的流动特性进行了数值模拟研究。研究结果表明:①由于植被的存在,植被区流速相对于非植被区而言显著降低,植被区与非植被速度差异性随植被覆盖度的增大而增大,所以在植被覆盖度较大的区域更有利于泥沙的沉积和水生植被的生长。②非植被区域和植被区域之间的速度差较大,导致界面处出现自由剪切层,从而在该流动区域产生强大的质量和动量交换。③植被区的湍流明显大于非植被区,并随着植被区斑块密度增大而增大。

摘要： 山东省南水北调续建配套工程水闸闸门由分水功能转变为泄水功能,通过对废弃闸门的升级改造,完善了南水北调水质保护功能,节省了近80％的投资,并通过了运行实践,可对同类闸门改造提供借鉴.

摘要： 取水明渠内外水动力特性与海生物迁移规律对核电厂取水防堵具有重要意义.为了减小海生物对取水明渠的阻塞,针对典型的核电厂明渠取水布置方式,采用三维水动力模型与粒子输运模型,系统研究了不同环境流速与取水流速条件下复合型取水明渠内外的流场特性与海生物迁移规律.流场计算结果表明:正、反向来流(环境水体主流向与取水口门进流向相同定义为正向来流,反之为反向来流)条件下,明渠内均出现显著的弯道流特征,反向来流条件下,取水口门处具有大尺度漩涡结构;取水流速增加对明渠内外大尺度流场结构无显著影响;明渠内部与取水口门呈135°的特征断面易于海生物的水动力疏导.海生物迁移轨迹模拟结果发现:弯道水流有利于随流跟随性较好的海生物随主流向凹岸迁移、聚集;正向来流条件下随流进入明渠内部的海生物较反向流情形多,对海生物防堵威胁更大;取水流速提高将导致进入明渠内部的海生物增加.可得结论:135°特征断面有利于海生物防堵.

摘要： 本研究阐明了明渠渠池蓄量与节制闸闸前水位之间存在的单值对应关系,在此基础上提出了一种通过动态调节渠池蓄量,控制节制闸闸前水位的方法.首先,实时量测闸前水位的偏差,并相应确定渠池蓄量较计划值的偏差;然后,如果闸前水位偏差超过设定范围,则在闸门前馈控制算法的输出部分增加修正的流量.采样该方式,闸前水位随蓄量动态调节过程而被持续校正.最后,该方法以南水北调东线胶东段渠道为例,在闸前常水位运行方式下进行仿真测试.前馈控制算法采用Volume Compensation方法,蓄量动态调节采用方波形状流量过程.数值仿真结果表明,所有渠池均控制良好,闸前水位偏差被及时有效消除,水位波动被限定在安全范围内.

摘要： 本文利用在sigma坐标下含有植被明渠水流三维数学模型,湍流模型采用基于S-A方程的DES模型,采用分步算法和有限差分离散求解控制方程,对含有刚性和柔性两种类型植被试验水槽水流流速和切应力分布进行了数值验证,数值计算结果与试验数据吻合一致.在此基础上分析了淹没植被明渠水流流动瞬时图像特性,在植被的存在区域内水流速度减小,切应力在植被林冠层处区域最大,在湍流过渡区域内切应力比在充分发展的区域内大,在植被林冠层区域存在K-H不稳定涡,K-H涡在充分发展区域贯穿于整个河道纵断面,增加水流在整个河道纵断面的垂向掺混.

摘要： 含植被明渠水流中,植被以额外拖曳力的方式增加流动阻力,对于大多数植被化河渠,植被拖曳力所产生的流动阻力占主导.针对明渠中柔性植被的流动阻力问题,采用自制拖曳力测量装置对矩形水槽中非淹没及淹没状态下柔性植被水流的流动阻力进行了实验研究.在定流量、变水深的条件下,开展了9 组流量(流量范围为1.1～7.2 L/s )的实验,实验根据流量大小分为3 大组,即大流量(对应的茎秆雷诺数范围为1200～3000 ),中等流量(对应的茎秆雷诺数范围为760～2200 )和小流量(对应的茎秆雷诺数范围为270～1200 ).不同流量级别下对植被拖曳力的测量表明,在本文研究的工况范围内,非淹没及淹没柔性植被的拖曳力与水深和流速的关系在不断变化.大流量时,拖曳力的主要影响因素是流速,拖曳力随流速的增加而增加;中等流量时拖曳力的主要影响因素由流速向水深(组水面积)转变,植被被淹没时,拖曳力随流速的增加而减小,随水深增加而增加;植被处于非淹没状态时,拖曳力随水深的增加而增加,随流速增加而减小,特性较为复杂;在小流量情况下,拖曳力主要受水深影响,水深增加时植被阻水面积对应增加,从而拖曳力增加.表明小流量时,流速变化对拖曳力的影响可以忽略,这一点对于淹没和非淹没植被都适用;而当流量增加到一定程度时,流速变化成了影响拖曳力大小的主要因素.

摘要： 对河岸河床相对糙率对明渠宽深比的影响进行了研究.根据定床渠道、临界渠道和动床渠道三种类型渠道,采用最小能耗率原理,分别构建了宽深比计算的优化模型.结合综合糙率公式,利用条件极值问题优化计算方法,得到了不同类型渠道情况下的宽深比与河岸河床相对糙率之间的定量关系.分析计算结果表明,定床明渠随河岸糙率的增大,宽深比增大;而临界渠道和动床渠道随河岸糙率的增大,宽深比减小.河岸糙率大于河床糙率时,定床渠道为了降低河岸高糙率对流量的影响,从而宽深比增大;而临界渠道和动床渠道,由于河岸糙率大时其抗冲能力大,因而宽深比减小.这些结论可供明渠水力设计时参考.

摘要： PID类控制算法以其结构简单、性能稳定、工作可靠等优点,在明渠输水系统的控制系统中得到了广泛的应用.控制器控制参数的大小决定了明渠输水系统的响应特性和稳定性,为了提高控制器的控制效果,在输水系统的运行过程中需要对控制器的控制参数进行整定.目前,PID类控制器控制参数整定方法可分为试算法、理论计算法和工程整定法三类.但是,在一种工况下整定的参数是否适用于其他运行工况,目前尚没有定论.以渠池为研究对象,分析了闸前常水位运行模式下,渠道的水力响应特性,得到了与扰动量大小无关的敏感性指标,分析了敏感性指标随输水流量的变化规律,给出了控制器参数与敏感性指标之间的计算公式,数值模拟表明,采用提出的计算公式可以提高渠池的控制效果,研究成果对明渠输水系统的控制运行具有一定的指导意义.

摘要： 通过明渠渠道流速分布理论的分析，确定流速仪在明渠中测流方案，并通过试验进行了论证。试验结果表明，对明渠流量计进行现场检测，采用所提出的测流方案是切实可行的。

摘要： 楔形掺气体是应用于明渠有压进口的一种掺气装置,借以解决坡度较缓的小底坡明渠掺气空腔容易发生回水的问题.水流通过楔形体时被分为上下两股,在两股水流之间形成一个空腔.研究了流速以及楔形体切角、切角变化率对掺气空腔特性的影响.试验结果表明,空腔长度与流速、切角变化呈正相关关系;同时空腔长度随着切角变化率的增大先快速增大,到达最大后缓慢减小;空腔高度则是一直呈增大趋势.综合考虑后得到切角变化率的最优取值范围为6～9.试验成果可对楔形体的工程应用提供参考.

摘要： 作曲线运动的弯道水流，在重力、离心力的作用下，形成一系列的复杂水力现象川。因此，研究明渠弯道水流的运动规律，在河流治理、港口兴建、桥墩防冲、引水防沙及改善河道航运等方面都有重要的实际价值。利用高频粒子图像测速系统PIV(Particle Image Velocity)对明渠弯道水流进行了测量,获得了大量高精度的平面二维流场数据,分析了弯道不同断面的纵向时均流速分布.试验结果表明:(1)弯道上直段水流需要一段距离调整至均匀流,成为均匀流后还需一段距离使其能够与弯道段水流自然过渡;(2)水深平均纵向流速的横向分布在弯道段先偏向凸岸,后偏向凹岸并延续至出弯后较长一段距离;(3)为使弯道下直段能够恢复至均匀流状态,保证直段自身不对弯道内水流分布造成影响,下直段需要200R甚至更长的距离.

摘要： 由于干流和支流的相互作用,水流交汇区域的水位常常变化较大.在交汇水流的三维数值模拟中,水面边界的处理多采用多相流模型,比如VOF(Volume of Fluid)模型.相对于其他水面边界处理方法,采用VOF模型需额外求解控制方程,需额外的网格来覆盖水流可能出现的区域和更密的网格采准确地捕捉水面位置.此外,水气交界面处空气对水的作用常计算偏大,从而易引起交界面附近流场的失真.在本文的研究中,动态网格技术被用于交汇水流模拟中自由水面边界的处理,该技术通过水面附近网格的调整来追踪水面位置.采用动网格技术时,模拟中无需求解控制方程,不必在空气区域布置网格和在水气界面附近布置较密网格,所需计算资源大为减少.研究表明,采用动态网格技术模拟交汇水流,计算收敛较快,计算结果与试验结果吻合较好.此外,文中采用了多种紊流模型和多种水面边界处理方法,模拟结果与试验结果对比表明,交汇水流数值模拟中水面边界的处理对计算结果精度的影响要大于紊流模型的影响.

摘要： 基于圣维南方程组,本文开发了一种新TVD有限体积数值格式,对自由面微小干扰演化成行进滚波的完整过程进行了模拟.该格式采用有限体积法来构建离散化方程,改进后的显式Lax-Wendroff格式来求解黎曼问题,通量限制函数来避免非物理振荡.结果表明模拟所得的瞬态波幅变化率与线性理论精确解基本吻合,模拟所得的完全发育后准恒定行进滚波也很好吻合精确解,证明了该数值格式模拟行进滚波的高分辨率性质.滚波数值解对控制单元尺寸比较敏感,但对库朗数敏感度较低.

摘要： 本发明涉及明渠流速和流量测量技术领域，具体涉及一种通过明渠特定区间液位差测量明渠流速的装置和方法；包括终端处理器、存储器、显示模块、时钟和两个液位计，两个液位计均与终端处理器通信连接，终端处理器的信号输出端与显示模块的信号输出端连接，终端处理器的信号输入端与时钟的信号输出端连接，存储器与终端处理器双向通信连接；本发明通过两个液位计测量同一渠道两个特定位置相同时刻液位及液位差，然后根据液位差计算出被测区间渠道流体流速及变化，同时还可以通过区间液位感知时间差进行被测区间特定液位流速校核，安装方便，受外界因素影响较小，对于装置安装的现场环境要求不高。

摘要： 本发明涉及三维调节可变明渠流量检定装置，包括出水箱、排水槽和可变渠主体，可变渠主体位于出水箱和排水槽之间；所述可变渠主体包括两个渠底和两个渠壁，两个渠壁分别位于两个渠底上，在两个渠底之间设有沿可变渠主体延伸方向设置的收纳槽，两个渠壁之间的间距可调，每个渠壁和其对应的渠底之间的夹角角度可调，每个渠底首尾两端的落差高度可调；防水布的两侧分别固定在两个渠壁上，防水布的中部覆盖在渠底上并遮住收纳槽，在收纳槽内安装收布机构。可变渠主体可以调节水渠的宽度、坡度、落差等，与实际水渠相比较仿真性高，模拟贴近真实的水文环境，检测结果准确性高。

摘要： 本发明涉及一种标准表检测和可变明渠检测相结合的流量检定系统，包括用于检测小管径管道流量计的第一检定机构、用于检测大管径管道流量计的第二检定机构和用于检测明渠流量计的第三检定机构，按水流输送方向第一检定机构、第二检定机构和第三检定机构顺序排布。通过第一检定机构可以对小管径管道流量计进行检定；通过第一检定机构和第二检定机构结合可以对大管径管道流量计进行检定；通过第三检定机构可以对明渠流量计进行检定；应用范围广，增加了检定过程的便利性。

摘要： 本发明公开了一种明渠流量计量的校准方法及校准系统，包括：预设测速传感器的数量和沿高度方向间距参数；在设定的流态下测量得到流量计量测量值并与预设标准表流量值进行比较，得到误差值；当误差值不在误差范围内时，以该误差为目标，向梯度下降方向通过迭代算法依次改变间距参数，减小误差值，通过迭代算法依次改变测速传感器的数量，减小误差值直至误差值在误差范围内；当误差值在误差值范围内时，输出对应的测速传感器的数量和间距参数。将测速传感器设置为高度可调的结构，并通过迭代算法，不断调整测速传感器的间距和数量，最终得到不同箱体内测速传感器的最优分布，从而提高该超声波明渠流量计量装置的检测准确性。

摘要： 本发明提供了一种互补式时差法超声波明渠计量装置及计量方法，该装置包括：积算仪、水位传感器以及多个流速传感器，所述积算仪固定于渠道旁的立杆上的机箱内，所述积算仪分别和水位传感器以及多个流速传感器连接，所述水位传感器悬挂于立杆横臂的末端且垂直于渠底安装，所述多个流速传感器均匀分布于明渠上下游两侧；所述积算仪包括处理器，所述处理器用于根据水位传感器采集的水位信息以及流速传感器采集的数据判断当前渠道环境是否具备流速测量环境，不具备则切换至水位流量计量模式，若具备则根据流速传感器采集的回波时差预设通道进行分通道流速采集并分层计算得到每个通道对应的流速。

摘要： 本发明公开了明渠流量在线检测装置及其工作方法，具体涉及流量在线检测装置领域，包括检测装置、太阳能系统、遥测终端以及立杆，所述检测装置包括雷达流量计与设在雷达流量计内的检测系统，所述雷达流量计的背面固定安装有固定杆，同时雷达流量计通过固定杆固定安装在立杆上。本发明采用雷达流量计或者雷达流速仪，具体为利用流速传感器、液位传感器采集数据，并传输信号给CPU处理器，再利用数据处理单元中的数据处理模块、数据建模模块、数据对比分析模块分别对数据进行处理、建模、分析对比，这样不需要进行接触，不会存在像前面所列举的接触式测量设备存在的问题，可以随时施工或维护，免受水毁影响，不受污水腐蚀和泥沙影响，免维护。

摘要： 本发明公开了一种用于明渠式紫外线消毒器的固定器，包括固定套、密封套和石英套管；所述密封套用于嵌套并密封石英套管的尾部；所述固定套设有第一内腔和第二内腔，所述第一内腔内嵌套并密封密封套，所述第二内腔用于嵌入石英套管的头部；所述石英套管用于容纳并固定明渠式紫外线消毒器。其有益效果是：增强紫外灯管在污水中的防水密封性能，延长了污水用紫外线消毒器的服役时长，便于成规模的集成安装。

摘要： 本发明涉及一种基于降低取水卷吸效应的电厂取水明渠布设分析方法，包括：构建核电厂取水明渠三维数学模型；取水明渠内外流场的分析；构建取水明渠生物及杂物投放模拟数学模型；取水明渠生物及杂物取水卷吸率分析；不同结构的取水明渠取水卷吸率的综合分析。本发明针对核电厂取水明渠结构，根据取水工程水域流速、流向、地形、岸线等环境特征，充分利用了取水明渠结构内外的流场特点，分析了降低取水对生物及杂物卷吸作用，提高取水安全性。本发明所述方法提出了取水工程水域取水明渠内、外流场分布特征及取水卷吸率，为降低明渠的取水卷吸影响提供依据。

摘要： 本发明提供一种明渠的流量测量方法、系统、设备及存储介质，方法包括：在正常供水时，建立待检测的明渠断面的CFD模型拟合得到所述明渠断面的流速场；基于所述流速场提取所述明渠断面流速场中数条测量垂线上的流速数据；根据所述数条垂线上的流速数据得到所述数条垂线上的流速分布及所述数条垂线横向间流速分布规律进而得到所述明渠断面的流速分布规律；实测所述明渠断面一个参考点的流速值并结合所述流速分布规律计算所述明渠断面的总流量。通过建立CFD模型拟合明渠断面流速场，由流速场拟合断面流速分布规律曲线，通过更少的实测点的流速值，实现明渠断面流量的累积计算。可以显著减少实测工作量，并且流量测算结果稳定可靠，满足工程精度要求。

摘要： 本实用新型公开了一种用于在明渠出水口欠开阔的河道修筑的泄流明渠，便于施工。该泄流明渠包括依次相连的明渠入水口，明渠主体，出口防护段以及明渠出水口，明渠主体包括由明渠导墙，明渠底板和明渠边坡围成的渠道，明渠入水口低于明渠出水口。上述明渠主体沿渠道的延伸方向包括依次相连的上游平坡段，反坡段，下游平坡段。虽然明渠出水口位置的河道欠开阔，但由于所述明渠入水口低于明渠出水口，该泄流明渠为反坡式结构，施工难度显著降低，反坡式结构的泄流明渠可减少泄流明渠的开挖量，可减少为修筑泄流明渠所设置的挡水建筑物的工程量、可减少由于水流条件差所采取的保护工程量，可提高施工工期保证性。