中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室开放基金(20121457671)
- 作品数：5 被引量：22H指数：3
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- 相关机构：清华大学中国科学院更多>>
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- 相关领域：水利工程更多>>
- 阶梯-深潭系统的水力特性被引量：12
- 2014年
- 阶梯-深潭系统是山区河流中常见的河床形态，具有稳定河床和消能减灾的作用，其水力特性较为复杂。在温峡水库下游温峡河修建典型的阶梯-深潭系统开展野外实验以研究阶梯-深潭系统的水力特性。利用先进的高频声学多普勒流速仪测量阶梯-深潭系统阶梯上游、阶梯上、深潭中和沿深泓线的水力特性。实验在10 L/s、50 L/s、100 L/s、150 L/s、290 L/s 和 420 L/s 6种流量工况下进行。实验结果表明：阶梯-深潭系统流场尤其是深潭流场具有很强的三维性，阶梯上与深潭中水力特性相差很大。阶梯上沿流向的时均流速远大于横向和垂向的时均流速，三向紊动强度处在一个量级且较小。深潭中的时均流速比阶梯上小，但紊动强度远大于阶梯，紊动强度随流量变大增大。实验工况下，阶梯上的相对紊动强度在0.1左右，深潭中则最大超过8.0。随着水流从阶梯上跌入深潭，机械能大量转化为紊动能消耗。实验流量范围内，雷诺应力随流量小幅增大，深潭中的雷诺应力约为阶梯上的50倍。阶梯-深潭系统消能率在实验工况下为64%-91%。
- 李文哲王兆印李志威张晨笛吕立群
- 关键词：消能率雷诺应力
- 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
- 水库渗漏水流溶解氧与水温沿程恢复的试验研究被引量：3
- 2015年
- 水库底层低温低氧水从坝体下泄或渗漏,可能对下游生态产生不利影响。通过对湖北温峡水库下游温峡河2.25km河段的野外试验,测量溶解氧、水温等指标的日变化和沿程变化,开展复氧试验研究阶梯深潭结构和沙洲对溶解氧的影响,并取样分析大型底栖无脊椎动物的沿程分布。结果表明,流速对水温与溶解氧日变化规律无明显影响。试验河段水温和溶解氧恢复很快,经过1.7km的河段,水温从12.3℃升高至30.0℃,且溶解氧饱和度基本达到饱和。河宽对水温恢复起重要作用,对溶解氧影响较小,对复氧速度基本无影响。流量通过改变淹没程度影响阶梯深潭的复氧能力。溶解氧在沙洲下游存在横向分布,滞水区溶解氧高于左右汊道。溶解氧是水库下游水生态的控制因素,物种多样性随溶解氧的升高而增加。
- 张晨笛王兆印李志威赵娜李文哲
- 关键词：水库溶解氧水温复氧水生态
- 阶梯-深潭系统消能研究综述被引量：3
- 2014年
- 针对山区河流中自然形成的阶梯-深潭系统消能研究相对滞后的现状,归纳总结阶梯-深潭系统及台阶式溢洪道已有消能研究成果,从总流能量守恒方程出发,分析阶梯-深潭系统消能机理及消能率影响因素。认为台阶式溢洪道与阶梯-深潭系统的消能方式具有相似性和可比性。研究表明,在不同流量情况下,阶梯-深潭系统消能方式有显著区别,消能率存在较大差异;阶梯-深潭系统消能率的影响因素有坡降、糙率、粒径、阶梯高度和上游来流量,其中阶梯高度、坡降、糙率和粒径与消能率成正比,上游来流量与消能率成反比。认为阶梯-深潭系统消能的进一步研究需要结合大量野外调查数据,研究阶梯-深潭系统的几何特征,测量阶梯-深潭系统流场,进而得到水流能量的传递和耗散规律。
- 李文哲王兆印李志威
- 关键词：山区河流水流能量消能
- 阶梯-深潭系统消能机理的实验研究被引量：5
- 2014年
- 阶梯-深潭系统能稳定河床、控制下切以及减小山洪泥石流灾害，其原因在于能高效消耗水流能量。通过野外实验，研究了不同流量下消能率变化规律，分析了水流沿阶梯-深潭能量转化过程，探讨了阶梯-深潭中能量的消耗机理。实验工况下（单宽流量5~210 L/s）阶梯-深潭具有很高的消能率（64%~91%），按部位其消能可分为阶梯消能和深潭消能，推导得到的消能率计算公式计算值和实测数据符合较好。在不同流量下阶梯消能方式因水流形态的改变有所不同，深潭消能可分为3个区域：水跃主流区、主流区两侧的两个大尺度漩涡区和主流区与周围区域交界的区域，它们的消能方式各有不同。当流量较小时，阶梯-深潭系统消能主要由阶梯段完成。流量增加后，阶梯段消能所占比例减小，深潭消能作用增强。
- 李文哲王兆印李志威张晨笛吕立群
- 关键词：消能机理消能率
