水流挟沙能力公式的转化与统一

水流挟沙能力作为河道水力与泥沙因子和河床补给条件相互作用的重要综合性参数，一直是河流动力学中的核心问题之一，倍受学术界关注。本文首先基于悬移质运动效率系数等泥沙悬浮能量的角度建立水流挟沙能力统一结构公式；然后对前人众多的水流挟沙能力公式进行分类、归纳为含沙量型与输沙率型两种主要形式，并通过进一步的推导转化，将现行的主要挟沙能力公式统一于通用的结构公式，表明统一结构公式具有良好的通用性与实用性；文中最后应用黄河、长江等大量的天然实测资料对张红武等四家同时能适合于高、低含沙水流挟沙力公式的可靠性进行验证与分析，结果表明张红武和作者公式的计算精度令人满意，该项研究成果对于河流动力学学科发展及指导河道整治工程规划设计具有重要意义。     

水流挟沙力公式的理论剖析与检验

为提升河流动力学学科水平,给学术研究及工程应用选取水流挟沙力公式提供依据,本文系统回顾典型水流挟沙力公式的研究进展,针对各公式依据的原理、推导过程、技术细节、影响因子等环节进行阐释分析,指出其亮点与不足,修正了水流挟沙力的定义。结合大量实测资料检验和公式适用性的评价,发现尽管资料率定能提高公式精度,但对于理论有缺陷的公式却不能体现河床和水流的自动调整作用。进一步分析认为,张红武挟沙力公式合理地将挟沙效率系数与水流阻力系数作为综合系数处理,能避免不少公式存在的水流挟沙力同水流阻力呈正比的理论错误,并通过挟沙系数为c(a+bS_v)^m的形式,体现了不同大小含沙量对挟沙效率的影响,能够保证公式具有普遍的适用性和高精度。     

高低含沙水流流速分布的统一规律

作为自然界中普遍存在的一种典型的固液两相流，挟沙水流流速分布具有与清水不同的变化规律。本文明确挟沙紊流(无流核)为研究对象，通过天然沙挟沙水流流速试验，首先分析紊动状态下高、低含沙水流流速分布特点；在此基础上，通过引入同时反映含沙量和颗粒级配影响的相对黏度指标，分析高、低含沙紊流的卡门常数κ统一规律及其表达式，由此将高、低含沙水流流速分布统一于卡尔曼-勃兰德尔对数流速分布公式上，并应用室内粉煤灰等试验资料分别验证了卡门常数κ及卡尔曼-勃兰德尔对数流速分布公式的合理性和可靠性；本项研究成果对进一步揭示高、低含沙水流的水流结构与输沙机理以及对河道整治规划设计具有重要的现实意义。     

标准化最小距离判别法及其对水流挟沙力公式的检验

在评述水流挟沙力公式检验方法的基础上,以样本距离为基础,提出标准化最小距离判别法,将挟沙力公式检验资料转化到同一数量级,消除检验资料数值差异过大引起的误差,定量评价不同水流挟沙力公式.采用该方法分别对适用于中、低含沙量浓度的12组挟沙力公式和适用于高、中、低含沙量浓度的6组挟沙力公式进行了检验.结果表明:文中选取的水流挟沙力公式均能反映实际挟沙力的变化趋势;其中,张红武公式在不同含沙量浓度情况下均与实际最接近.     

非均匀沙水流挟沙力研究

本文对平衡输沙和不平衡输沙情况下非均匀沙水流挟沙力规律进行了研究，得到了平衡输沙时非均匀沙分组挟沙力公式及可能挟沙力经验曲线，定性分析了非均匀沙可能挟沙力与均匀沙挟沙力之间的差异，并且探讨了来沙条件对水流挟沙力的影响，提出了非平衡输沙时瞬时挟沙力和有效挟沙力概念及计算方法。     

冲积河流的水流挟沙能力

在前人研究成果的基础上分析了水流挟沙的物理模式，以挟沙水流紊动能量方程为理论基础，得出了紊动能产生项和粘性耗散项的表达式，由此推导出适用于水流的紊流三区(光滑区、过渡区和粗糙区)的挟沙能力计算式，依据天然河流实测资料和室内水槽试验资料，验证了该水流挟沙能力计算式．针对该计算式分析了影响水流挟沙能力的因素．     

挟沙水流紊动结构

挟沙水流的紊动结构是什分复杂的研究课题。本文中首先综述了有关清水水流的紊动结构中有代表性的几种研究途径及其存在的问题，进而对挟沙水流的紊动结构进行了综合评述。     

挟沙水流紊动结构

挟沙水流的紊动结构是十分复杂的研究课题。本文中首先综述了有关清水水流的紊动结构中有代表性的几种研究途径及其存在的问题，进而对挟沙水流的紊动结构进行了综合评述。     

天然河道水流挟沙能力研究

天然河道水流挟沙能力的确定对于利用数学模型来模拟泥沙运动和河床变形具有重要意义。本文在收集大量天然河流实测资料的基础上,对长江、汉江、塔里木河干流、黄河以及三门峡水库的水流挟沙能力进行了分析研究,选定了既适合于低含沙河流也适用于高含沙河流水流挟沙能力的计算公式,探讨了确定挟沙能力系数和指数的方法,避免了利用数学模型计算时系数取值的不确定性,提高了数学模型应用于不同天然河流的适应能力。研究表明,韩其为的高低含沙量统一的挟沙能力公式可以适用于各种不同的天然河流,系数取值稳定,且容易确定。     

非均均沙水流挟沙力公式的初步研究

本文以“制紊假说”为理论基础，从能量平衡出发，考虑了浑水相对粘滞性、上游来水来沙条件及床沙级配等因素对水流挟沙力的不同影响，建立新的非均匀沙分组水流挟沙力公式。收集天然河道实测水文资料对公式中的系数进行率定，并验证所建立的公式，结果表明，使用本文建立的非均匀沙流挟沙力计算公式。能计算一般含沙量及高含沙水流的挟抄能力，准确性较高。     

多沙河流水流输沙能力的研究

河道中出现的高含沙量水流绝大部分属于非均质两相水流，和低含沙水流一样，同样存在水流挟沙力问题.但由于高含沙水流性质的改变，其挟沙能力关系式与低含沙水流存在着较大的差别.本文分析了国内应用最为广泛的水流挟沙力关系式所存在的一些问题，提出了以水流紊动支持泥沙悬移为基础的水流挟沙力公式，并通过水槽输沙试验得到了含沙量较高(S>40kg/m3)时的一种新型挟沙力公式.该公式通过黄河下游、洛惠渠等实测资料的验证，结果令人满意，可应用于计算不同河槽形态的河道输沙能力，水流阻力.     

两相非均质流输沙平衡关系及挟沙力研究

对非均质流挟沙力研究现状分析表明,目前悬移质水流挟沙力公式存在的问题:一是未能正确反映水流势能转化为动能过程中必须考虑的阻力因子;二是未能正确处理泥沙颗粒的非均匀性特点;三是未能正确计算悬液黏度对颗粒沉速的影响。本文基于大量室内平衡输沙试验及野外河渠准平衡输沙观测资料,建立了非均匀沙悬移质输沙平衡关系,得到了新的适用于各级含沙量的非均匀沙悬移质挟沙力公式。进而根据建立的输沙平衡关系,得到了挟沙水流的不淤流速及阻力坡降关系,可用于河道治理及渠系设计。     

渠道不同粒径组泥沙的输移特性

本以灌区实测水沙资料为基础．通过分析悬沙垂线分布，提出泥沙输送的条件，进一步分析不同粒径组泥沙的输移特性及对渠道泥沙淤积的影响。指出粗沙是造成泥沙淤积的关键．阐述不同粒径组泥沙都具有多来多排的特性．但其变化规律有所差异。通过比较多十挟沙能力公式．最后给出适应簸箕李灌区挟沙能力的具体表达式。     

黄河口海洋动力输沙能力分析

采用数学模型和资料分析的方法对清水沟时期黄河入海泥沙的输移扩散规律进行了分析研究。通过数模计算得出：随着河口三角洲的演变，河口海洋动力输沙能力也相应变化，河口沙嘴突出岸线的程度越大，海洋输沙能力越大，输入外海的泥沙越多；对于特定的岸边界，海洋输沙能力的变化取决于入海水沙搭配关系，在入海沙量相同条件下，来沙系数越小，输送至外海沙量越多，反之亦然。通过实测资料分析指出：黄河口海洋输沙十分复杂，涉及岸边界、各种持续和偶发的动力等诸多因素。实测的冲淤分布往往是诸多因素综合作用的结果，很难分离出某种因素单独所起的作用。实测数据显示，河口泥沙冲淤分布与来水来沙条件相关性不强。但总的看来，黄河改道清水沟以来，1977-2000年间，来沙量偏少，输入外海泥沙的比例比其它流路时期偏大，排沙比达54％，平均每年输入外海泥沙的绝对量为2．83亿t。但具体到各个年份，不论是排沙比还是绝对量，年际间差异都很大，每年输入外海的沙量并不局限在2.3亿t。     

黄河下游输沙量的沿程变化规律和计算方法

以1950-2002年实测输沙资料为基础，研究了黄河下游的输沙量和排沙比变化特点，参照能够反映黄河特点的考虑上站含沙量的输沙率公式，建立了黄河下游逐河段的输沙量和排沙比计算公式。实测资料的验证表明，本文建立的输沙量和排沙比计算公式具有较高精度，可以作为分析水沙变异条件下黄河下游河道泥沙输移规律的参考。     

挟沙水流的冲刷率及河床惯性的研究

在清水水流河床冲刷率的实验研究基础上，本文进一步研究了挟涉水流来沙率对冲刷率的影响。结果说明挟抄水流的冲刷率随来沙率与水流输沙力欠饱和度之比以负指数律降低。当来水挟抄率与水流饱和输抄率相等时，冲刷率降刊0。河床惯性是河床在非恒定流中一种重要的动力学性质。利用河床惯性与冲刷率的关系测量了各种沙样的河床惯性值。发现河床惯性随床沙颗粒分选系数增大而增大，分选系数很大时趋近于极限值50t／Tn0。利用河床惯性和河床变形方程得出了冲刷过程中水流输沙率沿程和随时间的变化规律，结果说明水流输沙率欠饱和度向下游以负指数律下降，这与冲刷率随实际水流挟沙率与欠饱和度之比以指数率下降的规律有耜同意义。河床惯性愈大，实际水流输沙率增长得愈慢。河床惯性与于容重及摩阻流速之比构成的无困次数A。代表河床变形和水流实际挟沙量对水流挟沙力变化的响应程度。     

挟沙水流中石油类污染物输移转化的数值模拟

利用一维数学模型模拟了挟沙水流中石油类污染物输移转化现象。在所使用的数学模型中引入了基于固-液两相流基本守恒关系得到的吸附态、溶解态污染物输移转化方程,用以反映泥沙运动、河床冲淤与污染物输移转化的强耦合过程。文中对水槽及天然河流中石油类污染物输移过程的模拟结果表明,本文结果较好地反映了泥沙运动、河床冲淤对污染输移的影响,可用于挟沙水流中石油类污染物输移转化的模拟。     

渭河下游河道输沙水量初步分析

针对渭河下游的来水来沙、河道输沙特性，分析了汛期和非汛期输沙水量的特点，并用不同的方法进行了计算，综合确定了汛期、年输沙水量，初步论证了输沙水量的合理性。     

黄河下游引黄灌区水沙调控模式及其特点分析

黄河挟带大量泥沙,沿岸地区进行引水灌溉不能忽略引入泥沙的处理问题。自20世纪50年代黄河下游发展引黄灌溉事业以来,目前不同灌区已基本形成适宜自身地理特点和灌溉需求的引水输水类型和入渠泥沙处理方式。本文根据引黄灌区所处河道位置和地域条件,结合灌区灌溉类型和泥沙处理方式,归纳提出了4种黄河下游引黄灌区水沙调控模式,即,沉沙输水模式、输水沉沙模式、分水滞沙模式和输水输沙模式;根据不同水沙调控模式的形成条件、调控效果和存在的水沙问题,分析了适合不同水沙调控模式的输水输沙关键技术和重点调控目标,分别为沉粗排细调控、远距离输沙调控、分沙入支渠调控和泥沙入田调控;泥沙远距离分散输送技术是实现灌区水沙资源优化配置的重点。