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船闸泄水作用下引航道中动水冲沙规律

水科学进展 2016年第2期27卷 186-195页

作者：徐进超李云宣国祥刘本芹金英南京水利科学研究院江苏南京210029 交通运输部通航建筑物建设技术交通行业重点实验室江苏南京210000

结合工程实际,研究利用船闸泄水进行下游引航道清淤,对减少清淤成本、提高通航效率有着重要的工程价值。建立枢纽及船闸下游引航道的二维水沙数学模型,采用已有模型试验对水流场和泥沙场进行验证。研究引航道及口门区的泥沙淤积规律,在... 详细信息

结合工程实际,研究利用船闸泄水进行下游引航道清淤,对减少清淤成本、提高通航效率有着重要的工程价值。建立枢纽及船闸下游引航道的二维水沙数学模型,采用已有模型试验对水流场和泥沙场进行验证。研究引航道及口门区的泥沙淤积规律,在此基础上,分析船闸输水系统的水力特性,研究了不同冲刷流量、冲刷时间和初始淤积厚度下引航道及口门区的冲刷效果,得出船闸泄水量与引航道及口门区最大淤积厚度的关系。结果表明,在同一初始淤积地形和冲刷流量下,引航道及口门区的最大淤积厚度与冲刷时间呈线性变化,冲刷流量越大,泥沙厚度下降的斜率越大。淤积厚度低于一定值后,随冲刷时间的增加,冲刷效果开始减弱。

关键词：引航道淤积冲刷水沙模型

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均质土坝坝体材料冲蚀特性试验研究

中国科学：技术科学 2018年第2期48卷 200-208页

作者：李云王晓刚宣国祥祝龙南京水利科学研究院南京210029 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029

土石坝坝体冲蚀特性直接关系到坝体是否溃决,何时溃决,是土石坝溃坝研究的核心难题.本文通过物理模型试验,对不同坝体土料冲蚀特性进行研究.基于大量试验研究,分析了土料干密度、净切应力、冲刷系数、泥沙指数等与土体冲蚀特性的关系.... 详细信息

土石坝坝体冲蚀特性直接关系到坝体是否溃决,何时溃决,是土石坝溃坝研究的核心难题.本文通过物理模型试验,对不同坝体土料冲蚀特性进行研究.基于大量试验研究,分析了土料干密度、净切应力、冲刷系数、泥沙指数等与土体冲蚀特性的关系.提出泥沙指数宜依据土料冲蚀速率和净切应力确定,而不宜设为定值1(黏性土)或者1.5(非黏性土);冲刷系数与泥沙指数呈现明确的对数关系;起动切应力对土料冲蚀速率影响权重较大;利用泥沙指数变量,可以有效地区分坝体土料的抗冲蚀能力,并评估坝体抗溃决能力.

关键词：土石坝坝体材料冲蚀泥沙指数溃决

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仿自然鱼道整体物理模型试验研究

水科学进展 2017年第6期28卷 879-887页

作者：徐进超王晓刚宣国祥郑飞东黄岳南京信息工程大学水文气象学院江苏南京210044 南京水利科学研究院江苏南京210029 交通运输部通航建筑物建设技术交通行业重点实验室江苏南京210000

仿自然鱼道不仅能满足多种鱼类的洄游需要,同时还增加了河道内鱼类生境的数量与多样性,近来越来越受到人们的重视。由于仿自然鱼道结构复杂,断面型式多变、边坡及底部材质粗糙,糙率估算困难等,目前尚无完善的研究方法。结合新干枢纽仿... 详细信息

仿自然鱼道不仅能满足多种鱼类的洄游需要,同时还增加了河道内鱼类生境的数量与多样性,近来越来越受到人们的重视。由于仿自然鱼道结构复杂,断面型式多变、边坡及底部材质粗糙,糙率估算困难等,目前尚无完善的研究方法。结合新干枢纽仿自然鱼道工程,建立了1∶12的整体物理模型试验,对鱼道初步设计方案的水流条件进行了论证。结果表明,采用常规鱼道的研究方法控制鱼道内底坡、底宽、池室长度、偏移率和透水率等参数,然后通过整体物理模型试验进行验证和优化,可有效地用于指导仿自然鱼道的设计。与常规鱼道相比,仿自然鱼道受断面型式及建造材料的尺寸误差等影响,鱼道线路内流速差异明显。特别是鱼道转弯段,偏移率受弯道影响,流速易出现较直线段高或低的情况。研究成果为工程的设计提供了参考依据,同时为仿自然鱼道的设计和研究提供了参考。

关键词：仿自然鱼道物理模型试验水流条件体型优化

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船闸输水系统水动力学研究综述

重庆交通大学学报（自然科学版） 2013年第1期32卷 157-160,168页

作者：陈明宣国祥陈明栋重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 南京水利科学研究院江苏南京210029

基于国内外大量研究资料,从船闸输水系统水动力学研究方法、船闸输水系统消能设施、船闸输水系统空蚀空化和闸室船舶系缆力研究等方面对船闸输水系统水动力学的研究进行了系统论述和评析,并对船闸输水系流水动力系的研究前景进行了探讨。

关键词：船闸输水系统水动力学消能工系缆力

高水头船闸第二分流口自分流体型水力特性研究

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水利水运工程学报 2017年第6期2017卷 1-8页

作者：祝龙李君宣国祥严秀俊黄岳南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室通航建筑物建设技术交通行业重点实验室江苏南京210029

高水头船闸输水水流能量巨大,水力指标高,对输水系统布置和型式提出了更高要求。大藤峡水利枢纽工程船闸最大设计水头40.25 m,输水系统第二分流口拟采用空腔自分流型式,在国内外尚无先例。通过采用三维数值模拟的技术手段对该分流口型... 详细信息

高水头船闸输水水流能量巨大,水力指标高,对输水系统布置和型式提出了更高要求。大藤峡水利枢纽工程船闸最大设计水头40.25 m,输水系统第二分流口拟采用空腔自分流型式,在国内外尚无先例。通过采用三维数值模拟的技术手段对该分流口型式及输水系统整体分流性能进行系统研究,详细分析在各典型充、泄水时刻第二分流口部位的水动力特性,论证在工程实际应用中的可行性。研究结果表明,在合理布置各分支廊道的出水支孔尺寸后,该分流口型式在充、泄水过程中分流效果较好,但在分流口内部存在典型流速、压力分布区域,特别是在泄水工况下分流口大墩头附近存在较大范围三角低流速紊动区域,可能会对分流口结构造成不利影响。研究成果可为全面掌握该分流口型式的水力特性以及进一步改进优化提供技术参考。

关键词：船闸分流口自分流水力特性数值模拟

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五里亭船闸下游引航道综合整治

水利水运工程学报 2017年第4期2017卷 1-7页

作者：王晓刚王小东宣国祥鄢俊南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

以五里亭船闸下游引航道整治措施为例,建立了二维水流数学模型,对岸嘴开挖、隔流墙设置、疏浚、航线调整等措施进行研究,详细阐述了典型引航道水流条件的逐步优选过程,提出了五里亭船闸下游引航道推荐整治方案。通过对方案的逐步优选,得... 详细信息

以五里亭船闸下游引航道整治措施为例,建立了二维水流数学模型,对岸嘴开挖、隔流墙设置、疏浚、航线调整等措施进行研究,详细阐述了典型引航道水流条件的逐步优选过程,提出了五里亭船闸下游引航道推荐整治方案。通过对方案的逐步优选,得出:(1)引航道整治措施优选是多约束条件下的渐进过程,除论证通航可行性外应兼顾发电、行洪可行性,孤立分析通航整治措施可能给出极不合理的工程建议,而这在许多通航论证中常被忽视;(2)对于具体工程,引航道隔流墙的长度理论上存在最优值;(3)淹没式长隔流导航墙可满足掩护引航道水流条件的要求,同时也不妨碍电站出力和河道泄洪,是通航水流条件较差船闸引航道整治的有效措施。

关键词：整治措施通航条件引航道水动力模型

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船闸短廊道格栅消能室消能特性研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2015年第5期34卷 84-88页

作者：陈明梁应辰宣国祥陈明栋重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 中华人民共和国交通运输部北京100736 南京水利科学研究院江苏南京210029

针对带格栅消能室的船闸短廊道头部输水系统,建立了整体输水系统三维模型;通过RNG k～ε双方程紊流模型,廊道工作阀门的开启过程利用动网格技术,并结合自由水面处理技术的VOF法,对船闸正常运行工况的灌水全过程进行了三维流动动态仿真... 详细信息

针对带格栅消能室的船闸短廊道头部输水系统,建立了整体输水系统三维模型;通过RNG k～ε双方程紊流模型,廊道工作阀门的开启过程利用动网格技术,并结合自由水面处理技术的VOF法,对船闸正常运行工况的灌水全过程进行了三维流动动态仿真研究。以试验观测得到的水位、流量和流速过程线,验证了数学模型和数值方法。根据消能率和闸室自由水面紊动能总量,分析了格栅消能室的消能效果;依据紊动能、紊动耗散率及流速分布揭示了消能机理。结果表明：格栅消能室可消耗90%以上的水流能量,且主要的能量消耗发生在消能室内大量水流能量的交换过程中。

关键词：航道工程船闸输水系统消能数值模拟

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土坝溃决跌坎水流水动力特性数值模拟

水利水运工程学报 2017年第5期2017卷 1-8页

作者：祝龙周冬卉李云宣国祥王晓刚南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

黏性土坝漫顶溃决涉及多学科交叉,过程极其复杂,尽管国内外大量物理模型试验成果表明其溃决多以"跌坎式"溯源冲蚀为主要特征,然而对该冲蚀发展形式下的水流-坝体微观作用机制尚不清晰。水流作为漫顶溃决的冲刷主动力,对坝体溃决发展起... 详细信息

黏性土坝漫顶溃决涉及多学科交叉,过程极其复杂,尽管国内外大量物理模型试验成果表明其溃决多以"跌坎式"溯源冲蚀为主要特征,然而对该冲蚀发展形式下的水流-坝体微观作用机制尚不清晰。水流作为漫顶溃决的冲刷主动力,对坝体溃决发展起着主导性作用,采用RNG k-ε紊流模型和VOF自由液面捕捉技术针对黏性土坝漫顶溃决代表性水流结构——溃决跌坎水流开展了三维数值模拟研究,对跌坎水流的水流结构、流态、水力特性指标等进行了细致分析,揭示了不同工况下坝体跌坎上的剪切应力、流速分布规律,进而从水动力学的角度对坝面进行受力分析,初步推断了黏性土坝漫顶溃决过程中各级跌坎的主要合并方式为"台阶水平面刷深下切"。研究成果为进一步掌握黏性土坝漫顶溃决发展演变机理提供了理论基础。

关键词：黏性土坝漫顶跌坎水流水动力特性数值模拟

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竖缝式鱼道休息池水动力特性研究

水利水运工程学报 2020年第1期2020卷 40-50页

作者：王晓刚李云何飞飞宣国祥王彪南京水利科学研究院江苏南京210029 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

诸多鱼类会在休息池内,特别是转弯段休息池内出现滞留或上溯困难。通过建立三维RNG k-ε紊流模型,分析了竖缝位置、池室长度、休息池内增设辅助隔板等对直段休息池、转弯段休息池水动力特性的影响。结果发现,休息池内水流紊动能、紊动... 详细信息

诸多鱼类会在休息池内,特别是转弯段休息池内出现滞留或上溯困难。通过建立三维RNG k-ε紊流模型,分析了竖缝位置、池室长度、休息池内增设辅助隔板等对直段休息池、转弯段休息池水动力特性的影响。结果发现,休息池内水流紊动能、紊动耗散率远低于普通池室,且休息池越长,紊动能及紊动耗散率越低,休息空间越大;竖缝位置对直段休息池水流特性影响不大,规范规定的休息池池长是合理的。对于29°弯段休息池,竖缝异侧布置更有利,对于180°弯段休息池,同侧布置更有利;由于180°弯段休息池池室中央存在大范围高流速回流区,应予充分重视。在休息池内增设辅助隔板能有效消除池室中央大回流区,且大幅增加低流速区面积,值得推广应用。

关键词：鱼道休息池三维紊流模型紊动能紊动耗散率