坡度与降雨强度对坡面侵蚀产沙过程影响的试验研究

鉴于坡度和降雨强度的变化对坡面侵蚀产沙过程影响明显,通过设计室内大型试验土槽,采用室内人工模拟降雨的方法,对不同坡度和降雨强度下坡面侵蚀输沙动态过程进行试验研究。结果表明,在降雨强度不变的条件下,累计产沙量、输沙率随坡面坡度增大而增大;同一坡度下累计产沙量、输沙率随降雨强度的增加而增加;输沙率与降雨强度呈线性关系,与坡度呈幂函数关系。进而基于试验结果,通过二元非线性回归,建立了输沙率、单位面积单位时间产沙量、坡度及降雨强度之间的经验公式。     

拒马河流域水循环过程的多时空尺度特征

为明晰崇陵小流域和拒马河流域水循环过程的多时空尺度特征,分别构建崇陵小流域和拒马河流域WEP-L分布式水文模型,模拟流域水循环过程,在模型验证效果较好的基础上,利用模型计算结果分析水循环要素时空尺度变化特征。结果表明,年、季、月尺度降水、蒸散发、入渗、径流深的变差系数、极值比、偏差系数空间变化,均呈现崇陵小流域最大,而三个大尺度的相互关系呈现出随流域空间尺度增大而增大的变化趋势。水循环要素特征值崇陵小流域相对三个大尺度反映出空间尺度效应,小流域相对大尺度变化更为剧烈,三个大尺度间的空间尺度关系呈现出随流域面积增大特征值变大的现象。研究结果有助于全面细致地理解水循环过程,可为山区水资源高效利用提供理论依据。     

基于地貌类型的岩溶小流域产流模型

针对广西横县镇龙乡小流域岩溶结构发育、地下暗河分布广泛、汛期多强降雨及产流过程中地下径流丰富、出流过程非线性、流域不闭合等特点,研究了岩溶小流域不同地貌类型的产流规律,将岩溶地区下垫面分为土壤覆盖区与岩溶裸露区,分别运用蓄满产流模型模拟土壤覆盖区产流,水箱模型模拟岩溶裸露区产流,进而模拟流域总产流,建立了基于地貌类型的岩溶小流域产流概念性水文模型,利用岩溶小流域2010~2011年9场洪水资料进行模型参数率定,2012年4场洪水进行产流量验证。结果表明,模型在岩溶区的模拟效果较好,其预报相对误差范围为4.15%~18.49%,均值为13.82%,但对于前期影响雨量较大、降雨历时长的洪水,水箱模型产流模块产流量更大,受到降雨影响更为敏感,模拟精度相对更高。     

基于虚拟水库模型的无资料地区小流域山洪预警方法

针对小流域下垫面条件复杂,传统的单一模型不足以快速准确地进行山洪预警的问题,将小流域虚拟为一个水库模型,提出利用蓄满-超渗混合模型,对不同土壤含水率下的净雨分析结果进行产流计算,将流域降雨产流过程模拟为水库蓄放水过程,根据实时降雨量准确计算出流域出口断面的洪水要素。在武汉市黄陂区肖家寨的应用结果表明,该方法合理可靠,为无资料地区小流域山洪预警提供了新思路。     

不同时间步长对淮河上游次洪产沙模拟的影响

为分析时间步长对次洪产沙模拟的影响,以淮河上游大坡岭水文站以上流域为研究区域,选取2001~2010年具有代表性的10场次洪降雨、径流和含沙量等资料,分别以0.5、1h为时间步长,利用泥沙负荷模型模拟计算了10场次洪产沙过程。结果表明,泥沙负荷模型的9个参数中参数b5、b6、b8随时间步长的变化而变化,且步长变化对b5、b8的影响最大;以沙峰相对误差、确定性系数和峰现时差三个指标综合衡量,时间步长为0.5h的模拟精度总体上高于时间步长为1h的模拟精度。研究成果可为淮河流域及湿润半湿润地区土壤侵蚀模拟提供参考。     

国外工程中的小流域洪水计算方法探讨

为了解决国外工程中小流域洪水计算方法选择的难题,以土耳其小流域洪水计算为例,选取了推理公式法和SCS模型两种常用的小流域洪水计算方法,探讨了两类方法应用于土耳其小流域设计洪水计算的适用性,并将两种方法计算结果与土耳其常用洪水计算方法 DSI Synthetic Method的结果进行比较。结果表明,推理公式法与SCS方法进行小流域洪水计算时仅需要降雨、地形图和下垫面资料,对资料的需求较少,对无资料地区的适应性较强;从工程安全角度推荐采用DSI Synthetic Method计算结果作为土耳其工程设计洪峰流量最终结果更符合当地特点。     

分布式水文模型在山洪雨量预警指标确定中的应用

鉴于小流域山洪具有突发性,预警指标确定难度较大。以庙下溪小流域为例,提出基于HEC HMS分布式水文模型的小流域设计洪水计算方法,并运用水位流量反推综合确定山洪雨量预警指标。结果表明,该方法的设计洪水计算结果与浙江省推理公式、瞬时单位线计算结果相差不大,与实际的山洪灾害降雨资料也较吻合,可见其确定的雨量预警指标基本合理, HEC HMS模型在山洪雨量预警指标确定中具有可行性。     

小流域山洪灾害分析评价中产汇流计算方法及应用

产汇流计算作为山洪灾害分析评价的重要内容,其计算结果的精度直接影响预警指标的准确性。针对小流域分析评价无水文资料的问题,在产流计算时,移用小流域附近下垫面条件相似水文站的产流曲线,利用DEM资料建立不同雨强条件下的单位线进行汇流计算,并选取裴河水文站的流量和降雨资料进行模拟分析。结果表明,采用降雨径流相关图与地貌单位线相结合的方式,完全满足分析评价产汇流计算要求,可很好地解决小流域无水文资料和暴雨图集法计算精度较差的问题。     

分布式水文模型在山洪雨量预警指标确定中的应用

鉴于小流域山洪具有突发性,预警指标确定难度较大。以庙下溪小流域为例,提出基于HEC-HMS分布式水文模型的小流域设计洪水计算方法,并运用水位流量反推综合确定山洪雨量预警指标。结果表明,该方法的设计洪水计算结果与浙江省推理公式、瞬时单位线计算结果相差不大,与实际的山洪灾害降雨资料也较吻合,可见其确定的雨量预警指标基本合理,HEC-HMS模型在山洪雨量预警指标确定中具有可行性。     

BTOPMC模型在小流域的适宜性及参数敏感性研究

将为大流域开发的一个具有物理基础的BTOPMC分布式水文模型应用于史灌河流域的黄泥庄集水区,检验该模型在小流域的适宜性,并对模型参数进行敏感性分析.模拟结果表明,对小流域径流总量较精确,径流系数误差很小,为模型参数率定提供指导.     

高含沙水流对中小水库的影响及水库减淤措施

针对我国西北地区高含沙水流的形成原因以及库内水沙运动的特点,对高含沙地区中小水库淤积现状及水库淤积形态进行了分析,提出了减少中小水库淤积的基本措施,即加强流域水土保持治理是防止淤积的根本办法、设排沙底洞是减淤的辅助措施、汛期采用异重流排沙是减淤的关键。     

三峡库区黄花城河段泥沙淤积情况的二维数值模拟

为准确反映三峡库区真实的泥沙淤积情况,以已有二维平面水沙模型为基础,考虑絮凝及床面泥沙固结后密度变化等因素,改进细沙冲淤判别标准,推导出泥沙运动及河床演变方程,将改进后的模型应用于三峡水库典型淤沙河段黄花城河段的泥沙冲淤变化模拟中,模型计算值与实测值对比结果表明,模型模拟精度较好,改进的泥沙模型可较真实地反映库区细沙的输移特性。在此基础上,利用该改进模型预测水库运行未来20年(2013~2032年)黄花城河段的演变趋势,发现主要淤积部位在左汊,且重点淤积部位逐渐向左汊出口转移,右汊淤积发展相对缓慢,该河段仍保持淤积状态,但整体淤积速率有所放缓。研究成果对于准确预判三峡库区的泥沙淤积状况意义重大。     

长兴岛非均匀粉沙原状土起动流速特性研究

为确定长兴岛非均匀沙起动临界条件,对河流断面设计和岸坡稳定分析提供数据支撑。基于均匀沙起动的基本原理,采用最大起动等效粒径,推导出非均匀沙起动公式的微观构架,利用原状土起动流速试验,以泥沙的少量起动为起动标准,确定了泥沙起动的断面平均起动流速及公式中常量系数。并与已有公式做了比较,分析了差别及产生的原因。     

基于潮位含沙量观测数据的乐清湾悬沙交换分析

潮汐作用下海湾内外频繁地发生水体和泥沙交换,可引起湾内地形演变和环境变化。根据乐清湾沙港头测站2003年实测潮位及涨落憩时刻表、底层实测含沙量,采用纳潮量与含沙量乘积计算海湾涨落潮期间泥沙通量,泥沙通量与潮差之间关系可利用幂函数型曲线进行拟合。结果表明,乐清湾涨、落潮泥沙总通量基本持平,拟合曲线表明涨、落潮潮差与进、出海湾的泥沙通量关系总体相近,大、小潮区段稍有差异。冬夏季各月存在一定净通量,但不超过输沙总量的2%。分析认为导致净通量原因主要是潮汐不对称性和涨、落潮期间的含沙量变化,沙港头测站涨潮历时稍长于落潮历时,M_4和M_2分潮振幅比大于0.01,潮波变形明显,潮差在涨落潮期间呈不对称性;表层平均含沙量涨憩小于落憩,底层含沙量涨憩大于落憩,涨、落潮期间含沙量与对应潮差呈幂函数关系,不同期相应幂函数参数有所差异。     

赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤演变分析

为分析赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤变化,基于实测资料采用Mann-Kendall趋势检验法分析水沙变化,基于外洲水文站历年测绘资料,对外洲断面进行套绘分析,采用断面地形法计算控制断面冲淤量,并分析冲淤量与来水来沙量的相关关系。结果表明,外洲河段近年来沙系数减小,河段冲刷较为明显,主要原因为受万安水库截流与人类采砂活动的共同影响。研究成果可为赣江和鄱阳湖的开发提供指导。     

白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析

为研究白石水库泥沙冲淤特性,选取水库大坝至上游BD20断面,分别模拟汛期典型洪水过程和百年一遇洪水过程,分析洪水过程泥沙冲淤变化。结果表明,白石水库洪水期间最大输沙量与最大流量并不同步,在库区弯道处凹岸库底冲刷、凸岸库底淤积;同一断面的洪峰流量、最大输沙率不同步;洪水过后,淤积厚度随控制水位的升高而减小。     

基于冲淤计算的延河橡胶坝运行方式初步分析

延河属多沙河流,延安市拟在延河城区段修建两座橡胶坝。根据延河来水来沙等资料,计算了橡胶坝枯水期逐月的淤积量,进而进行不同运行时间段的冲淤计算,分析其对橡胶坝的影响,并在此基础上初步探讨了橡胶坝的合理运行方式。     

西河出居沟水电站泥沙模型试验研究

通过泥沙模型试验研究,分析不同入库水沙条件下进入水电站取水口内水流的含沙量和颗粒级配,通过合理控制水库泥沙淤积和水库泄空冲沙,可保证设计所需长期有效的日调节库容。通过试验表明以水库代替沉沙池是可行的。     

泥沙自然堆积孔隙率计算的试验研究

泥沙孔隙率是泥沙研究的一个重要物理量,确定泥沙孔隙率与粒径的定量表达式具有重要意义。通过室内试验,采用排水体积法测量不同粒径组泥沙、均匀沙、混合沙的自然堆积孔隙率,验证了细颗粒泥沙比粗颗粒泥沙孔隙率大的一般性结论,并通过试验结果分析与拟合,给出了均匀沙自然堆积孔隙率的经验公式。同时,运用圆球模拟泥沙颗粒的方法求得均匀沙的理论孔隙率,当均匀沙的中值粒径小于4.5mm时,圆球理论孔隙率与实测孔隙率的相对误差小于3%,得到的理论孔隙率较可靠。