泥沙粒配对水流挟沙力影响的试验研究

通过水槽试验研究和实测资料分析,证明泥沙粒径级配确实是影响水流挟沙力计算的重要因素,级配越宽,细颗粒泥沙所占的比重越大,则在同等水力条件下水流挟沙力越大．     

极细沙含量对粗沙输移能力影响研究综述

从泥沙颗粒级配和挟沙能力两个方面分析了极细沙含量对粗沙输移能力影响的研究成果,认为:①冲泻质与床沙质的分界粒径还有待于进一步研究;②关于极细颗粒泥沙对粗颗粒泥沙输移的影响程度、粗细颗粒泥沙的分组挟沙力计算、影响机理以及极细颗粒泥沙的絮凝问题还有待于继续探索;③细颗粒泥沙对粗沙输移能力的影响研究成果在黄河上的适用性有待商榷;④对细颗粒泥沙的黏性作用、粗颗粒泥沙的隐蔽作用和絮凝动力机制还有待于深入研究.     

江河冰塞糙率的分析研究

本文对江河冰塞糙率的主要研究成果进行了分析,指出了目前江河冰塞糙率研究成果的共同缺点是没有把冰塞糙率与水流强度及水流的含冰率联系起来,而认为冰塞糙率是冰厚或时间的函数。根据黄河河曲段6年的冰塞实测资料,建立了冰塞糙率与河床糙率的比值和水流佛汝德数的关系。据此,对实验室模拟冰塞糙率进行了分析研究,建立了模拟冰塞糙率与河床糙率的比值和水流佛汝德数及水流含冰率等关系式。文中还对一些问题进行了讨论,认为冰塞下水内冰花的堆积运动应与泥沙在河床上的运动相似。     

体现水流与沙粒摩擦阻力相对作用的糙率公式

在对水流阻力公式述评的基础上,指出了已有公式的优缺点及所选检验资料的不足.利用大量河流资料进行系统拟线分析,发现对数型或幂函数型糙率公式在佛汝德数较小时存在不足.利用黄河典型河段模型试验结果与理论分析,梳理出物理含义明确的两个无量纲综合参数作为关键参量,分别体现水流强度对河床形态的作用,以及河床表面颗粒对水流的摩擦作用...     

挟沙水流综合糙率系数的研究

在现有研究成果的基础上,通过分析大量天然河道实测资料和他人的水槽试验资料,发现在挟沙水流中,综合糙率系数与水深、流量的相关性较差;与含沙量的相关性较好,并且糙率系数随含沙量的增加先减小后增大;在一定佛氏数条件下,糙率系数与佛氏数的相关性最好,且随佛氏数的增加而减小,可以根据佛氏数来计算糙率系数,但在较大佛氏数后,二者关系出现“向上翘”现象。     

不同糙体对水流和糙率特性影响试验研究

利用三维ADV进行光壁石和塑料草加糙后的流速测量,比较加糙后流速、紊动强度和雷诺应力等垂向与横向分布.结果表明:加糙后流速垂向分布呈"J"型,紊动强度略呈"J"型,雷诺应力呈">"型,且塑料草对水流特性变化的影响较大;相同参数条件下加糙间距、水深越小,流量越大,流速呈"J"型分布越明显、紊动作用也越强、雷诺应力的最大值...     

不同断面形状对人工渠道糙率影响的试验研究

为探究不同断面对渠道糙率的影响,采用2种不同断面的人工渠道,在2种底坡及5种不同流量的条件下研究糙率随流量、底坡的变化规律。试验结果表明:在明渠均匀流条件下,在相同底坡、不同断面的人工渠道中,糙率的变化与流态有关,当Fr<1时,糙率值随着流量的增大逐渐减小;当Fr>1时,糙率值随着流量的增大逐渐增大。人工渠道断面形状发生变化时,糙率与各水力要素之间关系的变化规律基本相同,渠道的断面形状并不是影响渠道糙率变化的因素之一。     

西江中游干支流河道糙率研究

根据西江中游干支流最新河道地形资料建立了一维非恒定水动力数学模型,采用实测洪水水文资料对主要干支流河道糙率进行了率定和验证。研究表明西江中游干流从上游红水河河床坡降0.74‰逐渐减小到浔江河床底坡降0.07‰,主要支流柳江和郁江河床底坡降都小于0.1‰;干流红水河、黔江和浔江率定后的综合糙率分别为0.056、0.055和0.036,呈现依次从上游向下游递减的趋势;柳江和郁江河床综合糙率分别为0.033和0.035,且该两条主要支流河床糙率随流量和水位变化幅度很小;红水河上具有调节能力的岩滩水库对库区上游河道糙率影响显著。黔江河道在近20年来河床糙率变化不大,但在该河道下游端大藤峡水库蓄水和运行后,可以预见该河道糙率将会呈减小趋势。     

挟沙水流综合糙率系数的影响因素及计算方法

在现有研究成果的基础上,通过分析大量实测资料,发现挟沙水流综合糙率系数的影响因素主要有床沙组成、含沙量及弗劳德数,而糙率系数与流量、水位的相关关系较差。以含沙量、床沙中值粒径和弗劳德数为输入因子、以糙率系数为输出因子建立了BP网络模型和根据弗劳德数计算综合糙率系数的拟合公式,以及黄河上应用较多的赵连军、张红武公式,均是目前较理想的计算挟沙水流综合糙率系数的方法。     

三峡水库运行初期坝下近坝段河道冲刷对河床糙率影响分析

三峡工程蓄水运行后,坝下河段出现较为剧烈的冲刷,但宜昌枯水位并未出现预期的大幅度下降.研究表明,宜昌枯水位稳定的主要原因之一是河床糙率增大.根据实测水文河道资料,分析了三峡水库运行初期坝下近坝段河道冲刷对河床糙率的影响,并进一步估算了河床糙率变化对宜昌枯水位的影响程度,认为河床粗化对宜昌枯水位下降有明显的补偿作用.     

水工特细砂混凝土试验研究

结合实际工程,配制了C25W 6F200水工特细砂混凝土,并对拌和物性能、硬化混凝土强度及抗渗、抗冻性能进行了试验。结果表明:配制特细砂混凝土,应在满足拌和物和易性的前提下尽量采用较低的砂率和坍落度,宜采用超量取代法掺入粉煤灰,并双掺高效引气剂和减水剂;特细砂与粗、中砂在配制混凝土方面无本质差别,通过调整配合比参数,可配制出满足设计要求的混凝土。     

黄河浮桥对河道水流影响的试验研究

通过实体模型试验,研究了浮桥在不同水流条件下对壅水高度、壅水范围、局部流速及水流挟沙力的影响,结果表明:①当浮桥与水流呈一定角度时,桥上游的水位在桥前相同距离断面上沿着桥轴方向从上游端向下游端逐渐提高;②浮桥处于工作状态时,浮舟与水流方向的夹角不宜大于10°;③运用能量型桥渡壅水公式计算的浮桥壅水高度较实际情况偏小,结果偏于不安全;④当浮桥转角开始增大时,桥前流速逐渐减小,并且单宽流量越小、天然流速越小,由浮桥转角造成的桥前流速衰减率越大;⑤水流挟沙力的减小规律与流速衰减规律类似,较小单宽流量下的水流挟沙能力减幅较大。     

沟道约束条件下泥石流扇状堆积试验研究

为研究沟道约束对泥石流扇形堆积形态的影响,开展了7组室内试验,结果表明:①有、无沟道条件下泥石流形成的扇状堆积在纵、横断面和平面形态上有明显差异,有沟道约束的扇状堆积宽度、厚度和纵断面平均坡度均小于无沟道约束的,而扇状堆积长度和中部横断面坡度大于无沟道约束的;②沟道深浅对泥石流扇状堆积形态有一定的影响,最大堆积长度宽浅型<窄深型,最大堆积宽度和最大堆积厚度宽浅型>窄深型;③可以用沟道的水力半径来反映对泥石流的排泄能力,水力半径越大,沟道对泥石流的排泄能力越强,其形成的扇状堆积体在平面形态上越长越窄.     

细沙河流床沙中径计算公式研究

在系统回顾已有成果基础上,引入冲淤判数,通过动床河工模型试验研究了洪水冲刷过程中的床沙变化机理与规律,并基于河床自动调整作用原理建立了在全面概括影响因素的同时又能反映河床与水流依存关系的细沙河流床沙中径计算公式。黄河、西辽河等河流大量实测资料的检验结果表明:建立的公式有较强的适用性,其精度能满足工程需要。     

长江口粗粉砂和极细砂输移特性研究 ——幕式再悬浮和底形运动

在长江口区主航槽中利用悬浮物浓度测定系统(ACP-1)第一次获得了近底紊流“猝发”(burst)和床面泥沙喷发(ejection)的连续时间序列可视图像和数据，同时利用高分辨率流速仪以及旁侧声纳、热敏式双频测深仪等手段获得了大量底形沙波的实测图像和数据。这些图像和数据结果表明长江口南支-南港之间粗粉砂至极细砂在涨落潮流的作用下，呈现静止——细颗粒泥沙起、悬扬——粗颗粒喷发运移的同时进行大尺度底形运动—细颗粒起扬、悬扬—静止的输移循环模式，即当U＜50cm/s，泥沙在底床上基本不运动；50cm/s＜U＜65cm/s，小尺度紊流猝发发生，泥沙开始小尺度起扬，并有幕式猝发现象；65cm/s＜U＜100cm/s时，小尺度紊流猝发强度和持续宽度急剧增大，床面细颗粒泥沙开始喷发导致床面开始冲淤，形成中小尺度沙波；100cm/s＜U＜110cm/s时，大尺度紊流形成，床面粗颗粒泥沙开始喷发；到了U＞110cm/s时，宏观紊流规模更大，床面粗颗粒泥沙的喷发强度和持续宽度急剧增大，导致床面形成大尺度沙波运动。由于U＞110cm/s的落潮流速远远大于涨潮流速，且落潮最大流速达137cm/s，落急(流速＞100cm/s)历时(3小时16分)长，因而发育了大量陡坡朝向下游的大尺度底形沙波，尤其是波长＞10m的大尺度沙波都是朝向落潮流方向；而涨潮最大流速仅113cm/s，涨急(流速＞100cm/s)历时仅约40分钟，因而没有发育朝向上游方向的沙波。     

不同粗糙度断续节理岩体直剪试验的颗粒流模拟

为了探究不同粗糙度断续节理岩体直剪试验的裂纹扩展过程及破坏模式,基于颗粒流方法,对试样施加不同法向应力,并探讨了预剪面应力演化过程。研究结果表明:根据微观裂纹的张、剪属性及其演化过程,岩桥破坏模式大体可分为5类,且与法向应力和节理面粗糙度密切相关,法向应力、节理粗糙度的增加都会促使岩桥向剪切破坏方式转变;初始翼裂纹与原节理面的夹角对法向应力变化不敏感,而随着节理粗糙度的增加而减小;在剪切过程中,预剪面上的应力分布不均匀且不断进行重分布,对于平直节理岩体剪应力主要由岩桥承担,且无论水平向还是法向,岩桥部分压应力均大于节理部分;而对于粗糙节理岩体,剪应力由节理和岩桥共同承担,且节理部分的应力均高于岩桥部分。研究成果对进一步明确断续节理岩体的力学参数有参考价值。     

比例尺度和粗糙度影响下的溢洪道水流结构数值模拟

文章研究采用计算流体力学模型FLOW-3D,详细研究了溢流坝的流量、水面、坝顶压力、流速和压力的垂直分布受模型尺度和表面粗糙度影响的程度.该模型已在溢流坝流动分析领域得到广泛的应用.模拟结果表明:由一般建筑材料表面粗糙度引起的流量、水面和顶部压力的误差是微不足道的,如果长度比例小于100或200,模型的比例效应在可接受的误差范围内.在百米以下,最大流速出现在堰顶垂直处,原型的流速较比例模型的大,但在百米以上,现象相反.随着表面粗糙度和长度比例的增加,任何截面的最大流速都略有下降.随着上游水头的增加,最大流速出现于较低的位置,并且该位置会随着与溢洪道前部的距离而变化.     

冰覆盖下河道水流特性及床面高程的研究

本文对冰覆盖下的河道水流进行了区域划分,给出了区域分界面上的水流条件。应用水力学中的一些基本概念和基本原理,对冰覆盖下河道水流阻力、水流流速、切力、能坡及床面高程等问题进行了研究,给出了它们的物理概念和计算公式,并用实验观测资料进行了验证,结果令人满意。