国家自然科学基金(51209241)
- 作品数：11 被引量：81H指数：6
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- 三峡库区细颗粒泥沙絮凝的试验研究被引量：11
- 2015年
- 在三峡库区的忠县和奉节河段实施现场测量,并对床沙取样开展絮凝和非絮沉降的室内试验.库区悬移质和床沙的中值粒径均为0.01mm,且淤积物为浮泥和类似絮凝结构,表明絮凝可能发生.含沙量垂线分布在小流速时比Rouse公式不均匀,说明实际的泥沙沉速较大,且实测的泥沙沉速约是Stokes沉速的10倍,证明库区存在絮凝.非絮凝沉降试验时泥沙沉速约为0.033mm/s,而絮凝沉降试验中观测到絮凝结构,沉速约为0.3mm/s,是非絮凝沉速的9倍左右.由Stokes公式推算三峡库区最大絮团粒径约为80μm.
- 李文杰杨胜发胡江付旭辉
- 关键词：絮凝细颗粒泥沙三峡水库
- 三峡库区粉砂淤积成因的初步分析被引量：6
- 2015年
- 三峡水库运行十年来,常年库区发生了"点"状分布的泥沙淤积,与以往研究有所差异。通过现场测量发现库区泥沙特性如下:悬沙和淤积物均为粒径较小的粉砂,泥沙的实际沉速大于其Stokes沉速,床面淤积物呈浮泥或絮凝结构。水沙运动实测资料分析表明,以流速作为冲淤的判别条件比挟沙力更为合适,低流速时粉砂絮凝沉降导致淤积,而淤积物固结后不易冲刷,由此形成了淤积、输沙和冲刷三个流速带。三峡库区的大量弯道、支流河口和宽谷处流速较低,属于淤积流速带,发生絮凝沉降淤积后不易冲刷,因此一旦发生淤积则淤积严重,其他河段多数时间处于输沙或冲刷流速带而淤积量较小甚至没有淤积,因此形成了库区粉砂"点"状的淤积特点。
- 李文杰杨胜发胡江付旭辉
- 关键词：三峡库区粉砂淤积成因
- 粉沙的水流挟沙力试验研究
- 2013年
- 针对三峡水库常年回水区特有的粉沙淤积情况,采用6 m长的变坡水槽对三峡水库常年回水区粉沙的水流挟沙力进行研究。研究结果表明:水槽试验数据与现有水流挟沙力公式对比,比较有代表性的张瑞瑾和沙玉清两个公式计算的挟沙力偏大,与ЭаМаРин公式计算值较为接近;参照ЭаМаРин公式的结构形式,利用基本量纲分析,得到粉沙的水流挟沙力结构形式;通过水槽试验数据,利用多元线性回归的方法,拟合出适合这种粉沙的水流挟沙力公式。
- 何洋杨胜发张帅帅王筱
- 关键词：粉沙挟沙力水槽试验数据分析
- 三峡水库细颗粒泥沙起动流速研究被引量：2
- 2016年
- 三峡水库运行后,中值粒径为0.01 mm的细颗粒泥沙大量落淤,对大细颗粒泥沙起动流速的研究是解决三峡水库泥沙淤积问题的基础。利用搜集的室内试验资料验证了现有的典型起动流速公式,结果表明细颗粒泥沙的起动受水深和干容重的影响,而现有公式精度不高。根据泥沙颗粒受力原理建立了新的起动流速公式,综合大量实测资料和已有研究成果拟合公式参数,新公式的计算值与实测值符合较好,相对误差较低。
- 李文杰赵畅杨胜发王涛
- 关键词：航道工程起动流速细颗粒泥沙三峡水库
- 基于ADV的三峡水库瞬时含沙量测量研究被引量：6
- 2015年
- 利用ADV在三峡水库淤积较为严重的忠县和奉节河段实施含沙量测量,建立了瞬时含沙量的声学反演方法。ADV声波强度信号通常受局部毛刺和高频噪声的影响,提出先用小波分析过滤高频噪声、再用相空间密度法剔除毛刺的声波信号处理方法。实测资料率定表明含沙量和声波强度在双对数坐标系下呈线性关系,其斜率和截距均为泥沙中值粒径的函数,从而得到了瞬时含沙量反演公式。据此计算的泥沙扩散通量与雷诺应力具有较强的正相关性、含沙量标量谱遵循Obukhov-Corrsin的-5/3次方规律,表明本文提出的瞬时含沙量反演方法可行。
- 李文杰黄亚非杨胜发张鹏
- 关键词：泥沙粒径ADV三峡水库
- 横向振动格栅紊流紊动特性试验被引量：6
- 2016年
- 建立了一套大尺度格栅紊流试验系统,格栅进行有别于传统垂向模式的横向振动,采用粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry,PIV）测量流速。对瞬时流速的检验表明,该系统产生的紊流场具有较强的随机性和统计规律性。均方根流速在格栅片附近变化较大,在两片格栅中间处趋于稳定,纵向均方根流速明显大于垂向均方根流速,二者比值在1.5-2.0之间,接近天然明渠紊流。雷诺应力在距格栅越近处波动越大,随着距格栅距离的增加而减小,至两片格栅中间处雷诺应力基本为0。时间和长度积分尺度在格栅片处最小,随着距格栅距离的增加而线性增加,至两片格栅中间处达到最大值。流速能谱呈现Kolmogorov理论的-5/3次方规律。本系统生成的紊流场的统计规律与传统的垂向振动格栅紊流较为一致,但纵向和垂向的紊动强度更接近实际,为后续紊流中泥沙和污染物等运动机理的研究奠定了基础。
- 李文杰刘华杨胜发王涛张鹏
- 关键词：紊动特性粒子图像测速
- 基于图像灰度的非均匀粉砂沉速试验研究被引量：3
- 2012年
- 该文总结了现有的沉速试验及测量方法,针对非均匀粉砂的特点,根据不同浓度泥沙浑水的透光差异性原理,提出了基于图像灰度的沉速试验方法。该方法通过连续拍摄图片记录泥沙沉降过程,将图片灰度值转化为浓度值得到垂向浓度分布,并根据质量守恒求解沉速。据此,进行了3组不同初始浓度的沉降试验,结果表明在0 kg/m3～2 kg/m3的浓度范围内,图像灰度与浓度的相关性较好。该方法与现有试验方法相比,减小了对粉砂沉降过程的干扰,可以合理地测量泥沙浓度和沉速的垂向分布及二者随时间的变化过程,并计算出三峡库区非均匀粉砂的平均沉速参考值,不足之处在于试验的条件不易控制和适用浓度较低。
- 李文杰杨胜发张帅帅王筱
- 关键词：图像灰度沉速
- 明渠均匀流Q结构分布及运动特性被引量：11
- 2016年
- 为了解明渠均匀流湍流Q结构(Quadrant events)第一象限事件(Q1)、第二象限事件(Q2)、第三象限事件(Q3)和第四象限事件(Q4)的时均与瞬态运动特性,使用高频粒子成像测速系统对3种明渠湍流二维瞬时流速矢量场进行测量,统计分析明渠湍流脉动流速场中Q结构的雷诺应力、发生频率、占据测量区域面积率以及Q结构与涡结构运动关系。结果表明:Q1与Q3结构时均特性相似,具有发生频率低、面积占据量少、负瞬时脉动动量通量小等特点;而Q2与Q4结构时均特性与之相反,且Q4结构发生频率沿水深增加而逐渐增多至0.8H附近达到最大,Q2结构发生频率在壁面区域为最大,沿水深增加而减小。明渠瞬态运动特性主要表现为水面区造成Q4结构向下运动,挤压、推进、爬升床面区的Q2结构伴随其自身形变的瞬态发展过程。
- 杨胜发张鹏胡江李文杰陈阳
- 关键词：明渠湍流结构雷诺应力
- 三峡水库运行初期的泥沙淤积特点被引量：38
- 2015年
- 针对三峡蓄水运行后的泥沙淤积问题,基于实测资料,采用输沙率法和断面法分析了三峡水库运行初期的泥沙淤积特点。结果表明:三峡水库2003—2013年泥沙淤积总量为15.31亿t,平均排沙比为24.5%,均较论证阶段降低;库区泥沙淤积主要分布在常年回水区的宽谷和弯道河段,宽谷段全断面发生淤积、弯道断面流速较小一侧淤积、峡谷无累积性淤积;常年库区近坝段泥沙淤积速度逐年减小,而上段泥沙淤积速度则呈增大趋势;淤积物粒径沿程分选不明显,常年回水区淤积物中值粒径多在0.01 mm以下。库区峡谷段深泓线无明显变化、尚未出现泥沙淤积三角洲、库尾泥沙淤积上延和尾水抬高不明显,据此初步推断峡谷河段存在富余挟沙力而成为局部侵蚀基准面,整个库区将无统一平衡比降的趋势。
- 李文杰杨胜发付旭辉肖毅
- 关键词：泥沙淤积挟沙力三峡水库
- 利用ADV测量细颗粒泥沙浓度的试验研究被引量：6
- 2014年
- 在不同频率ADV、泥沙浓度和粒径级配的情况下进行了细颗粒泥沙浓度测量试验,结果表明：ADV反向散射声波强度BSI主要受泥沙浓度的影响,并可分为增强-稳定-衰减三个阶段,其浓度分界点为2 kg/m3和5-10kg/m3左右。BSI在增强阶段与泥沙浓度呈线性关系,在稳定阶段则稳定在某一值左右,在衰减阶段急剧下降,ADV可进行增强和衰减阶段的泥沙浓度测量,稳定阶段则是测量盲区。颗粒越细,增强阶段越短,BSI相对于浓度的趋势线斜率也越小,导致低浓度时有效测量浓度范围缩小且精度变差,而第三阶段则越长,越有利于细颗粒泥沙的高浓度测量。ADV声波频率越高,其敏感粒径越小,与细颗粒泥沙粒径越接近,越有利于浓度的测量,对于细颗粒泥沙浓度的实际测量,应尽量选择声波频率较高的ADV。
- 李文杰张帅帅杨胜发韦登厚
- 关键词：河流泥沙工程学泥沙浓度细颗粒泥沙
