圆形断面管道非满流流速计算表达式

工程实际中,常需要计算某一充满度下管道非满流的流量及流速。目前大多数计算模型均采用水力半径作为反映过流断面形状及几何尺寸的特征参数。针对不同充满度的研究结果表明,这种类型模型的计算结果与真实的流动特性并不相符,尤其当水深接近管顶时。根据水动力学基本原理及试验研究手段,对圆形断面管道无压均匀流流量-充满度非单一性进行了探索,并提出了以流量作为形状特征参数的更为合理且简单实用的水流流速计算表达式。     

落球法测量高频振动对淤泥的液化效果

为了提高疏浚工程中管道输送淤泥的效率,对淤泥预处理技术——高频微幅振动液化技术进行了初步研究。主要介绍了落球法测量淤泥粘滞系数的实验,对不同性质的淤泥分别进行实验,根据距离振动棒不同位置的小球的沉降速度求出相应位置的粘滞系数,并将其进行比较,获得液化影响范围。实验结果表明,高频振动对于粉砂质淤泥具有良好的液化效果。     

清水冲刷条件下长江中游沙卵石河段局部卵石淤积成因

为探究三峡水库持续下泄清水条件下长江中游沙卵过渡段内卵石局部冲刷、搬运和淤积现象的成因,采用近期水文、泥沙和地形观测资料,结合河道平面二维水动力模型,计算了研究河段内各级流量下的泥沙起动粒径分布,分析了上游来流、下游水位变化的影响,辨析了河床冲淤的成因。结果表明:①45 000 m³/s以上流量时,粒径大于30 mm的卵石可沿洪水主流带连续搬运;流量低于15 000 m³/s时,大粒径卵石只能沿枯期主流在浅滩河段局部搬运;流量介于两者之间时,水流对大粒径卵石的输移动力相对较弱。②三峡建库后,洪水量级削减而枯水天数增多,不利于卵石长距离下移,而水位下降不断溯源传递,促使枯水流路上原本稳定的区域开始冲刷。③局部淤积现象由枯期水动力增强所导致,与长江中游沙卵过渡段特殊的地貌和沉积环境有关。卵石局部冲淤调整可能在河段内多个位置长期存在,需引起关注。     

海底管道检测中侧扫声纳声波掠射角的优化设计

针对利用侧扫声纳检测海底管道时因其检测声影图像模糊而导致管道悬空高度检测误差过大的问题,提出了侧扫声纳声波掠射角优化设计的思路及方法。阐述了利用侧扫声纳对海底管道进行检测的工作原理,并利用海底管道和海底底质反向散射强度的计算公式探讨了声波在海底的反向散射强度、侧扫声纳声影图像的质量以及声波掠射角的取值这三者之间的关系对海底管道悬空高度h计算精度的影响,从理论上确定声波掠射角最佳取值范围的存在。通过工程实例的现场检测与比对试验,获得了在本试验所处海域环境中利用侧扫声纳检测海底管道时声波掠射角的最佳取值范围,对于类似的海底管道检测工程具有一定的指导意义。     

海底滑坡冲击下悬跨管道动态响应及安全性评估

作为一种常见的海洋地质灾害,海底滑坡会对油气管道的安全造成巨大威胁。由于海洋底流的冲刷作用,海底管道往往会悬跨于海床之上,稳定性较差。当悬跨管道遭受到海底滑坡的冲击作用后,其动态响应预测及安全性评估尤为重要。本文建立了海底滑坡-管道相互作用的有限元模型,将油气管道分为悬跨段和埋地段,考虑了悬跨长度和高度变化条件下,油气管道遭受海底滑坡冲击作用时的动态响应。数值计算结果表明,管道悬跨长度和高度对其塑性变形影响显著,海底滑坡引起的管道应变会随着悬跨长度和高度的增加而增大。最后,提出了综合考虑悬跨长度和高度影响下海底管道安全性评估方法,该成果可直接用于海底滑坡作用下油气管道安全性的动态评估。     

泰青威天然气管道临朐段水毁灾害分布特征与风险评价

对泰青威天然气管道临朐段地质灾害发育特征进行调查研究发现,临朐段地质灾害类型主要为水毁灾害,具体可分为坡面水毁、河沟道水毁和台田地水毁。野外地质灾害实地调查临朐段管道沿线共发现地质灾害15处,其中坡面水毁点6处,河沟道水毁点4处,台田地水毁点5处。采用定性与半定量相结合的评价方法对其进行地质灾害风险评价,结果表明: 地质灾害风险等级较高的有1处,占6.66%; 风险等级中等的有4处,占26.67%; 风险等级较低的有10处,占66.67%。根据管道沿线地形地貌、地质灾害发育密度、风险等级等因素,划分地质灾害中易发区61 km,低易发区10 km,管道沿线以地质灾害中易发区为主。最后,针对不同类型、不同风险等级地质灾害提出了相应的防治消减措施,为后期管道安全运营和风险整治决策提供了有效的技术依据。     

往复流作用下海底管道局部冲刷机制数值模拟

基于开源的计算流体力学模式REEF3D,建立了海底管道局部冲刷水槽数值模型,在验证单向流实验结果的基础上,进一步对往复流作用下的海底管道局部冲刷机制进行了研究,并作对比分析。研究表明,总体上往复流对管道所在海床的局部冲刷规模比单向流弱。当流向改变后,原先下游的堆积区转变成上游,优先受到冲刷,并填充到管道下方的冲刷坑,同时使水流在管道下方的作用减弱。这种回填过程使短周期下的往复流作用需要更长的冲淤平衡时间。在回填与冲刷的共同作用下,上下游的冲刷坑坡度会因流向变化而变化。     

单向流作用下伞式吸力锚基础的冲刷特征

伞式吸力锚(USAF)是一种新型的海上风电基础,与单桩基础相比,吸力锚基础(SAF)局部冲刷对风机稳定性的影响更为显著.因此,研究其冲刷特性对海上风电项目的建设具有重要意义.本文基于FLOW-3D软件,采用VOF法描述水体自由面,移动网格捕获冲刷形态随时间的变化,建立了三维USAF冲刷模型,并且与冲刷模型试验对比,验证...     

李家河水库上坝路水毁修复浅析

西安市辋川河引水李家河水库工程位于西安市蓝田县,是解决西安市东部用水紧张的骨干供水工程之一。2021年夏秋交替之际,雨水丰沛、连续多日的持续降雨导致局部路基内边坡产生了垮塌,边坡表面冲刷严重,坡脚有掏涮悬空,危及整个边坡及顶部道路的整体安全。文章分析了修复地段的工程地质条件,对现状边坡进行了评价,针对修复段边坡的现存问题提出了合理建议,以供参考。     

海底双层管单层连接管道结构受力分析

粘性高的海洋石油通常需要通过海底保温管道加温输送.温度变化会引起管道变形,并在管壁内产生较大的温度应力.同时,管道正常运营期间还受到管道内压、外压、管内流体粘滞力和土体摩擦力等环境荷载的作用.复杂的环境可能导致海底管道轴向应力过大发生破坏.为了提高铺管效率,提出了双层管单层连接管道这一特殊管道形式,并从理论上分析温度变化和环境荷载对该管道的影响,计算正常运行时管道不同位置处横截面内最大Von-Mises应力.最后得到了Von-Mises应力沿管道轴线分布情况,发现内管和单层连接管的应力一般比外管大,变径管和内管的焊缝处是Von-Mises应力最大的地方.