高含沙模型相似律及设计实例

本文提出了既适用于低启沙水流，又适用于高含沙水流的泥沙模型相似律。阐述了进行泥沙模型设计和试验的关键技术。给出了黄河小浪底水利枢纽泥沙模型的具体设计。模型试验的结果表明，按该相似律设计的泥沙模型，可使模型中的水流条件，泥沙运动和异重流的运动规律，河床的冲淤部位，冲淤数量和淤沙粒径与原型达到基本相似。     

黄河沙坡头水利枢纽泥沙淤积特性试验研究

黄河沙坡头水利枢纽水头低、库容小、泥沙量大 ,泥沙问题突出。利用水文系列年泥沙模型试验揭示了枢纽泥沙淤积特性 ,如在弯道水流作用下坝前库区的泥沙淤积、河床电站进口淤积漏斗形状、电站排沙孔排沙效果以及电站尾水渠泥沙冲淤变化等。在模型设计中 ,着重考虑含沙水流宾汉切应力对水流挟沙能力的影响 ,并利用非恒定流的河床冲淤方程推求了冲淤时间比尺     

黄河小浪底工程泥沙问题的研究

本文系统地研究了原型沙和模型沙（电木粉）的基本运动特性。首次提出了可应用于高含沙水流模型试验的相似关系，据此理论建造了黄河小浪底枢纽１:８０的正态泥沙模型。研究了小浪底工程不同运用阶段的泥沙问题。同时，还重点研究了高含沙异重流和泄水建筑物的防淤堵问题。     

长河段河工模型时间变态影响及水沙过程控制方式研究

为满足泥沙沉降和起动相似,河工模型试验一般采用轻质模型沙。轻质模型沙引起的河床冲淤时间比尺与水流运动时间比尺不一致,使得模型水流运动过程发生扭曲、河道槽蓄及泥沙传播发生偏离,从而导致模型河床冲淤变形不相似。结合长江防洪模型试验分析了长河段河工模型时间变态对水流运动和河床冲淤变形的影响,探讨了时间变态影响改进措施,提出的模型进口提前、出口滞后的水沙过程控制方式,可供类似河工模型借鉴。     

全沙模型试验的一种设计方法

本文对在同一模型中同时复演悬抄，异重流和底沙３种形式的泥沙运行进行了探讨，以悬沙，以沉降相似和扬相相似设计泥沙，保证挟沙能力和冲淤时间相似，及泥沙级配相似；对异重流，就满足异重流发生条件的相似，保证含沙量和淤积时间相似；对底沙，以满足起动相似设计泥沙，使输沙量及冲淤时间相似，３种形式泥沙运动的冲淤时间比尺应基本一致，最后，给出了某工程设计实例。     

明渠均质高含沙流模型律探讨

本文研究了明渠均质高含沙水流在层流区的模型律，导出了模型相似比尺表达式。对阻力平方区也进行了探讨，指出在阻力平方区内明渠均质高含沙水流相似比尺与牛顿流体相同。     

三峡水库铜锣峡河段泥沙模型设计及验证试验

铜锣峡模型模拟天然河段长42km,进口为大佛寺,出口为桐子溪。模型设计考虑了几何相似,水流运动相似和泥沙运动相似。通过验证试验证明,模型在水流运动、水面流态及泥沙冲淤数量和部位等方面与原型基本相似。验证试验成果稳定性良好,为正式试验的可靠性提供了依据。     

黄河高含沙洪水模型的相似条件

高含沙洪水模型相似律的研究是一个十分重要的课题。通过试验和理论分析，从挟沙水流运动及泥沙运动等方面研究了高含沙洪水模型的相似律，并就模型沙的选择及含沙量比尺的确定等问题进行了探讨。所提出了模型相似律得到了黄河高含沙洪水的验证。     

黄河小浪底工程泥沙问题的研究

本文系统地研究了原型沙和模型沙的基本运动特性。首次提出了可应用于高含沙水流模型试验的相似关系，据此理论建造了黄河小浪底枢纽１：８０的正态泥沙模型，研究了小浪底工程不同运用阶段的泥沙问题。同时，还重点研究了高含沙异重流和泄水建筑物的防淤堵问题。     

分流对高含沙输送影响试验的初步分析

利用水槽进行了粗细两种泥沙的高含沙水流稳定输送试验，在此基础上就军水分流对高含沙输送的影响进行了试验研究。浑水分流后，一般会改变水流的含沙量，或者影响水流的稳定输沙状态，引起河床的冲淤变化。分流会增加水流含沙的浓度或造成淤积，从而影响高含沙水流的稳定输送。     

河口海岸全沙模型相似理论

在讨论潮流和波浪的基本方程式及其相似条件之后，阐述了本文作者 近年来的潮流和波浪作用 下泥沙运动 基本规律方面取得的 研究成果。在此基础上，提出了悬沙和底沙物理模型的相似理论，特别是全沙变态模型的相似理论，按此相似理论，可在一个模型中进行潮流与波浪共同作用下的全沙试验。     

泾河东庄水库泥沙模型设计

在论证几何变率影响和对模型沙特性比选基础上 ,运用黄河动床模型相似律和异重流运动相似条件的最新研究成果 ,完成了泾河东庄水库高含沙模型的设计 ;利用位于东庄水库上游水沙条件与之相近的巴家嘴水库进行了率定试验。结果表明 ,模型可较好地复演原型库区泥沙运动及其排沙规律。     

模型变率对潮流定床和动床模型试验结果的影响

为了解潮流实体模型变率的影响程度,按照窦国仁河口海岸全沙模型相似理论设计5个变率分别为2.5,4,6,8.33和12.8的系列概化河口模型,进行无丁坝和不同丁坝布置情况下清水动床、悬沙定床和悬沙动床模型试验,给出变率与航道流速和泥沙冲淤变化之间的关系。     

CHARACTERISTIC ANALYSIS OF THE PLUNGING OF TURBIDITY CURRENTS

Turbidity currents are flows driven by suspended sediment of flood-induced turbid river water with excess density. Such currents are often the governing factor in reservoir sedimentation by transporting fine materials over long distances and delivering the majority of deposition, which thus reduces the storage capacity. Therefore, the design and operation of a reservoir requires an accurate prediction of its occurrence condition and plunging position, which is the objective of the present study. This article presents a verified algebraic slip mixture model including momentum, continuity and algebraic velocity expressions to simulate 2-D turbidity currents. Test experiments in a multiphase flume were carried out. Reynolds number, sediment concentration and densimetric Froude number were used as parameters in the occurrence condition analysis. The plunging of turbidity currents may produce reflux and backflow due to the diving flow at the surface of the clear water. The similar experimental results were also obtained by PIV measurements     

波、流共同作用下浑水动床整体模型的比尺设计及模型沙选择

目前应用动床模型同时复演波浪、潮流及泥沙运动研究成果甚少，本文结合某港外航道泥抄回淤问题．根据波、流共同作用下水动力相似要求，进行模型设计和模型抄选择。文中对有关相似理论和试验方法进行了探讨。     

泥沙模型时间变态影响消减措施探讨

针对长江中下游河段泥沙模型时间变态影响及其消减措施的问题,通过回顾以往相关研究工作,分析了时间变态成因及其影响,并评述了消除或减弱泥沙模型时间变态影响的有关措施或设想。在此基础上,以长江南京河段泥沙模型为实例,基于调整模型水沙过程概化方式的思路,进行了消减时间变态影响的试验研究。结果表明:按水沙过程逐日平均概化方式进行泥沙试验基本可行,有望在长河段模型试验中解决或改善时间变态所带来的涨水水量不足和落水水量排除的难题。     

水库分层取水水温模型试验的相似理论

依据连续性方程、运动方程和能量方程,结合水库分层取水的流动特点,对水库水温模型试验的相似关系进行了理论分析,提出了模型和原型相似应满足的条件,以及模型与原型水温换算关系。依据所提出的模型相似理论,将二滩水电站物理模型试验的所测下泄水温转换成原型数据后,与原型实测资料进行对比,结果表明,两者吻合较好,验证了本文模型相似理论的正确性。研究成果可为开展水库分层取水下泄水温的试验研究提供理论基础。     

波浪潮流共同作用下长兴岛海区二维悬沙输运数值模拟研究

根据近岸地区波浪、潮流与泥沙运动的规律,把波浪运动概化为在潮周期中具有时均意义的波浪流分布场,将波浪辐射应力以及波流底部剪切应力耦合到潮流运动方程和悬沙输运方程中,建立了非结构网格下近岸波浪和潮流共同作用下的二维悬沙输运数值模型。时间离散采用欧拉向前格式,空间离散采用有限体积法的显式格式。将模型应用于矩形海湾实验和大连长兴岛附近海区悬沙冲淤过程的实际算例。结果表明:波浪对潮位影响很小,但是对近岸流速有较为明显的影响;波流共同作用对近岸泥沙浓度影响比单纯考虑潮流作用可提高40%～100%的幅度。     

黄河包头河段泥沙模型设计

针对黄河泥沙多且变化大的特点，采用泥沙运动相条件的最新研究成果，完成了黄河包头河段动床模型沙选择和比尺设计，利用原型实测资料进行的验证试验，表明模型小河较好地复演了原型河势，水沙运动规律及河床冲淤变形等。     

桥墩沉井吸泥下沉冲刷试验研究

本项试验是确定黄河长东二桥施工期间沉井吸泥下沉时,是否危及附近既有桥安全,以及设计洪水流量条件下新桥的局部冲刷深度。为探索模拟沉井通过吸泥逐步下沉及其周围局部冲刷相似的试验方法,除一般局部冲刷常用的相似准则以外,还计入了沉井重力相似、吸泥(输沙量)相似、沉井外壁摩阻相似等方面的相似准则。并研究拟定了一些论证沉井逐步下沉时对附近既有桥安全影响的试验方案和判别方法。