何建京[1]2003年在《明渠非均匀流糙率系数及水力特性研究》文中研究表明根据水力学对明渠水流流动类型的划分，本文研究了明渠均匀流和非均匀流曼宁糙率系数特性和紊流水力特性，并结合紊流水力特性，对糙率系数的性质进行了分析和解释。由于研究了明渠非均匀流，本文得到的明渠紊流的研究成果较为全面。 本文的研究表明：对于指定的明渠，曼宁糙率系数不为常数，均匀流的糙率系数随着水深和断面平均流速的增大而减小；M_1型非均匀流的糙率系数与相对水深和相对水力坡度有关，其变化规律可由本文提出的关系式表达。应用本文提出的二步计算法，可对M_1型非均匀流计算中的糙率系数进行修正，为解决糙率系数的选择问题提供了一种可行的方法。 光滑壁面明槽研究表明：非均匀流具有与均匀流相似的分区结构；相似的紊流度分布；但经典的对数流速公式中的常数A、B有差异，非均匀流的卡门常数小于均匀流，表明由明渠均匀流得到的对数流速公式不能普适于明渠非均匀流。本文提出的以平均流速为参数的新的对数流速公式可以很好地描述均匀流和非均匀流的流速分布。切应力的研究表明，均匀流基本方程不适用于明渠非均匀流的近似计算。 粗糙床面明槽研究表明：均匀流的流速分布可用对数公式描述，非均匀流的流速分布不能用单一对数公式描述，可分区分别用对数公式描述。粗糙床面紊流的流速分布和紊流度分布与光滑壁面有明显不同，粗糙床面的流速分布较为不均匀，而紊流度分布则较为均匀。这一研究结果表明了明渠水流的复杂性，应用研究成果时需慎重。 糙率系数和水力特性的相关研究表明，糙率系数不具有明确的物理意义，它是曼宁公式中的一个调节系数。
张志娇, 何建京[2]2013年在《含非淹没植物明渠糙率系数及非均匀流水力特性》文中提出根据水力学对明渠水流流动类型的划分,提出按均匀流和非均匀流分别进行研究的新思路。通过对植物段上游水流和植物段水流的研究,得到种植植物后植物段上游形成M1型非均匀流,植物段基本形成M2型非均匀流,其相对水深随排列密度增大而增大,种植物前非均匀流水深越小,种植物后水深变化越大,植物段的相对糙率系数和相对水力坡度均随植物排列密度增加而增大,且植物横向加密比纵向加密糙率系数增加的快,阻水效果更明显等结论。
张小峰, 杨雯婷, 陈建良, 卢新华[3]2014年在《壅水情况下非均匀流糙率系数研究》文中提出非均匀流的水力特性不同于均匀流,水力特性的变化有可能引起糙率的变化。本文采用数值模拟的方法,运用立面二维数学模型对壅水情况下的明渠非均匀流进行模拟,研究非均匀流情况下水力特性和糙率系数的关系。研究表明:壅水情况下,非均匀流能量损失沿程减小,但糙率系数却是沿程增大的。非均匀流中能量损失及糙率系数之间的这种关系是不同于均匀流的,这是非均匀流不同于均匀流的特点之一。根据数值计算结果,拟合得到了较为实用的壅水情况下明渠非均匀流糙率的计算式。将该式用于水库回水水面线计算得到的结果与采用均匀流糙率的计算结果差别较明显,说明采用非均匀流糙率进行水库回水水面线计算是必要的。
何建京, 王惠民[4]2004年在《粗糙床面明渠水力特性研究》文中进行了进一步梳理粗糙床面非均匀流的水槽试验表明,非均匀流断面的垂线流速分布需用两个对数公式分别描述;粗糙床面的流速分布较光滑床面不均匀;非均匀流的紊流度分布随相对水深的增大而趋于均匀;粗糙床面非均匀流糙率系数的变化规律与光滑床面近似.
陈小芳[5]2007年在《光滑壁面明渠紊流壁面切应力的研究》文中指出本文在分析用Preston管量测的实验资料基础上，对比了光滑壁面明渠均匀流和非均匀流的底壁切应力在不同水力条件下的规律，探讨了断面中心处底壁切应力、平均底壁切应力和切应力的分布等几个切应力公式在两种不同流动类型下的适用性，指出非均匀流与均匀流的切应力特性存在差异。首先，通过实验研究分析了断面中心处底壁切应力。均匀流时，切应力在同一坡度下随流量的增加而增大，在同一流量下随坡度的增加而增大。非均匀流时，在相对水深相同时，其相对底壁切应力大致相同。本文分别在缓坡和陡坡下，拟合了相对水深与相对底壁切应力的关系曲线；在M_1型非均匀流和S_1型非均匀流下，拟合了弗劳德数与底壁切应力的关系曲线。其次，研究了计算断面中心处底壁切应力、平均底壁切应力和切应力沿宽度分布等几个经验公式在均匀流与非均匀流下的不同适用性，得出将均匀流基本方程和用此方程推导的公式运用于明渠非均匀流时，应考虑其适用性。再次，通过实验研究了底壁切应力横向分布规律。切应力沿宽度以中心线呈对称分布，中间切应力略小，靠近边壁的切应力相对较大，说明边壁对切应力有一定的影响。最后，本文研究了几种不同的计算摩阻流速方法，得出均匀流时，各种计算方法所得结果比较接近，非均匀流时所得结果有一定偏差。
林思[6]2016年在《非恒定流理论方法在小型农田排水工程设计中的应用》文中研究表明洪涝是全球最为频繁的自然灾害之一,我国洪涝亦呈高频态势。近年来,受气候变化影响,洪涝灾害以其突发性、异常性,给农业生产造成了巨大损失。为消除农田涝灾,改善农民生产、生活条件,促进农村经济健康发展,政府高度重视小型农田排水工程建设,使其得到了长足发展,较好地保障了国民经济和社会稳定,但依旧面临着诸多问题。缺乏合理规划,建设缓慢,设施破损老化等状况已严重制约我国农业生产与农村经济的发展。小型农田排水工程通常指规模较小的,设计控制排水面积在3万亩以下的水利工程,它是小型农田水利建设的基础组成部分。随着农田基本建设事业的深入发展,工程建设规范化逐渐成为当前小型农田水利建设工作中亟待解决的问题。目前我国现行的水利行业技术标准体系中,针对小型农田水利工程项目而言,无论是一些专门的技术标准或规范,还是可供参考的技术资料等,都是相对缺乏的,其规划、设计、施工等工作往往凭设计人员经验确定。对于一些沟系相对复杂的情况,规范中公式的计算结果常与实际不符,无法满足设计要求,应用受到较大限制。在阅读了大量相关资料的基础上,本文结合工程实例,研究非恒定流理论方法在小型农田排水工程设计中的应用。全文主要研究内容总结如下:(1)系统阐述论文的研究背景、研究意义与目的,对国内外理论研究进展及MIKE 11软件的应用现状进行全面综述,并在此基础上提出文章的研究内容和技术路线。(2)结合项目基本资料及实地调研数据,介绍研究区的基本情况,包括自然概况、地形地貌、农业生产状况、水利工程现状、主要建设内容、排水方式选取、设计暴雨资料等。(3)基于水流运动的基本特性,分别对恒定均匀流、恒定非均匀流、非恒定流进行理论及公式对比分析,得出叁种理论之间的区别与联系。(4)将研究区数据分别导入恒定均匀流、恒定非均匀流、非恒定流叁种理论进行计算,得出设计成果,并进行流速校核,确定断面尺寸。(5)通过收集研究区实测水文资料数据,与叁种理论计算结果进行对比分析,得出精度校验结果。最后对论文成果进行总结,展望后续的研究工作。
何建京, 王惠民[7]2002年在《流动型态对曼宁糙率系数的影响研究》文中进行了进一步梳理根据明渠水流流动型态的概念,通过对实验资料的分析,得到均匀流时糙率系数随水深增加而减小,形成M1型水面线的非均匀流时糙率系数随水深、水力坡度的增大而增大的规律。提出的糙率系数的二步计算法,可以解决因非均匀流水深沿程变化,难以建立糙率系数与水深关系的困难,为在水力计算中修正糙率系数提供了依据。
徐卫刚[8]2013年在《非均匀流条件下植被河道水力学特性与曼宁公式研究》文中提出明渠植被与水流之间的相互作用是河流生态修复、泥沙输移、行洪安全及水质净化研究领域的重要科学问题。基于水工实验、理论推导和数值模拟,本文研究了非均匀流条件下植被河道的水力学特性及曼宁公式,分析和解释了其沿程变化规律,并结合数值模拟结果加以验证,探讨了非均匀流条件下植被与水流的相互作用机理。一、构建室内植被河道水工实验研究系统,在流量70、80、90L/s及芦苇茎杆密度0、54、108、202株/m2的工况下,研究了非均匀流植被河道的水力学特性。1)在植被河道内,水流流态的整个变化过程为M1型——M2型——M1型；2)随着植被密度的增大,幂指数拟合垂向流速分布的结果越来越差,明渠均匀流对数流速公式不适用于非均匀流植被河道；3)湍流强度在进出植被段处显着增大,在总体上随着植被密度的增加而增加,随着流量的增加而减小；4)湍动能在植被段内整体呈增加趋势,但出植被段湍动能显着减小,水流变得平稳。二、基于植被河道水流的力学分析与室内植被河道水工实验,研究了非均匀流条件下植被河道的曼宁系数变化机制。1)对水力坡度进行了修正,推导出了非均匀条件下综合曼宁系数计算公式；2)对植被河道的受力进行分解,在理论上建立了植被曼宁系数、渠底边壁曼宁系数与综合曼宁系数之间存在的平方和关系,据此提出了植被曼宁系数的计算公式；3)在不同植被密度的水工实验中,植被段内综合曼宁系数和植被曼宁系数均沿程呈线性下降趋势；4)综合曼宁系数与实验植被密度呈线性函数关系,植被曼宁系数与实验植被密度呈幂指数函数关系。叁、基于多孔介质模型模拟了植被河道的水面曲线和流速,对比分析了模拟结果与实验测量数据。研究表明,1)模拟的水面曲线与实验测量结果趋势一致,植被段内流态转变为M2型；2)在植被段内,曼宁系数沿程呈线性下降趋势,从另一个方面佐证了基于植被河道水流的力学分析推导的非均匀流曼宁公式的可靠性。生态河道的水力学研究是当代水资源工程、环境工程和生态工程研究的前沿领域。本项研究明确了植被对非均匀流流态的影响,增进了近自然河流中植被与水流之间相互作用机制的理解,提出了植被曼宁系数计算方法,为曼宁公式在植被河道水流中的应用提供了参考,对近自然河道生态恢复及人工湿地建设具有指导性意义。
徐军辉[9]2013年在《壅水条件下水流特性及悬移质泥沙淤积试验研究》文中研究指明壅水水流是库区水流运动的基本形式。库区河道水深沿程增大，壅水程度增加，水流挟沙力随之减小，从而导致库区泥沙淤积。壅水条件下水流属于非均匀流，输沙属于不平和输沙。目前对学者们对恒定非均匀流水流特性有了一些认识，对壅水条件下悬移质泥沙淤积，相关的天然实测资料、数学模型计算较多，而其机理研究相对较少。本文利用水槽试验研究壅水条件下水沙运动，探索其运动规律可以拓宽对非均匀流、不平衡输沙的研究范畴，丰富、充实不平衡输沙理论，为充分发挥水库效益，减少泥沙淤积提供理论和技术支持。本文首先以叁峡水库为例，分析了库区河道水流特性沿程变化发现纵向流速沿水深成对数分布，且受下游地形影响较大；水流紊动强度垂线分布与均匀流有差别，尤其是垂向紊动强度分布。通过对悬移质沿程变化分析发现库区干流流量沿程增大，而总含沙量与分组含沙量沿程递减；粒径越大，淤积百分比越大；越往坝前，淤积强度越大；汛后库尾淤积严重。通过水槽试验研究了不同壅水条件下光滑床面水流特性。探讨了相同流量、底坡不同水深，相同流量、水深不同底坡，相同水深、底坡不同流量叁种情况下水流特性及糙率随壅水程度的变化规律。壅水型非均匀流纵向流速沿水深存在分区结构，内区符合对数分布外区与对数率存在偏离；垂向流速沿水深成凸型分布；糙率系数随壅水程度的增大有增大的趋势；底坡对水流特性影响不大；给出了壅水条件下摩阻流速计算公式。进行了壅水条件下悬移质泥沙淤积水槽试验，对利用ADV测量含沙量经行率定，分析发现壅水条件下含沙量垂线分布符合（I)型分布（在床面附近存在拐点）；其悬浮指标随着壅水程度系数的增大而减小；悬移质泥沙止悬无因次剪力并非常数，而与粒径有关；通过拟合得到无因次粒径参数随水流强度参数变化关系。
杨开林[10]2015年在《河渠恒定非均匀流准二维模型》文中进行了进一步梳理以Reynolds平均的Navier-Stokes紊流方程为基础,提出了河渠恒定非均匀流的水深平均流速横向分布的准二维模型,该模型包括了河渠流动的一些关键叁维紊流因素。研究了用数值有限差分将它转换为一组叁对角线性方程并用追赶法求解,然后,研究了用该模型推算水面线的迭代计算,最后以实测数据检验了所提模型的准确性,结果表明计算流量与实测流量的偏差相对值小于4%,而计算水深与实测水深偏差相对值小于1%。
参考文献：
[1]. 明渠非均匀流糙率系数及水力特性研究[D]. 何建京. 河海大学. 2003
[2]. 含非淹没植物明渠糙率系数及非均匀流水力特性[J]. 张志娇, 何建京. 水利与建筑工程学报. 2013
[3]. 壅水情况下非均匀流糙率系数研究[J]. 张小峰, 杨雯婷, 陈建良, 卢新华. 泥沙研究. 2014
[4]. 粗糙床面明渠水力特性研究[J]. 何建京, 王惠民. 水利水运工程学报. 2004
[5]. 光滑壁面明渠紊流壁面切应力的研究[D]. 陈小芳. 河海大学. 2007
[6]. 非恒定流理论方法在小型农田排水工程设计中的应用[D]. 林思. 华南农业大学. 2016
[7]. 流动型态对曼宁糙率系数的影响研究[J]. 何建京, 王惠民. 水文. 2002
[8]. 非均匀流条件下植被河道水力学特性与曼宁公式研究[D]. 徐卫刚. 华北电力大学. 2013
[9]. 壅水条件下水流特性及悬移质泥沙淤积试验研究[D]. 徐军辉. 长江科学院. 2013
[10]. 河渠恒定非均匀流准二维模型[J]. 杨开林. 水利学报. 2015