动床水流卡门常数变化规律的研究

本文初步分析了动床水流速分布与卡门常数x值的关系,指出在主流区仍遵循对数定律.但x值常常偏离0.4.动床水流流速分布是含沙量及其分布、推移质运动强度、沙波发育、消长、床面糙度、紊流涡体尺寸、强度及其分布等诸因素综合作用的结果.在相同的U值下.可以有不同形状的流速分布.x值可以远大于0.4,也可以远小于0.4.x=0.4只代表一种平均分布. 卡门常数x值实质上是反映流速分布变化的一个参数.流速分布越均匀,du/dy就越小,x值大于0.4越多.流速分布越不均匀,du/dy就越大,x值小于0.4越多.平均x值将因采用的理论参考平面不同而有不同的变化.不能简单地取K=D_65和x=0.4.初步分布认为,x值与水流相对强度参数F_rU/W_50有关.根据不同的情况可用式(12)～(16)或式(17)～(18)来描述K值和x值的变化规律.     

挟沙水流卡门常数的影响因素

挟沙水流卡门常数是反映泥沙运动对水流结构影响的重要参数之一,本文回顾并讨论了挟沙水流卡门常数的计算公式及其影响因素.基于影响因素的量纲分析,得到了影响挟沙水流卡门常数的无量纲参数的关系式,由水槽实验资料确定出卡门常数的计算公式.经有关实验观测资料和长江、黄河实测资料的检验,表明本文所得公式计算的卡门常数与实验观测资料和野外实测资料的分析值均符合较好.     

挟沙水流卡门常数的理论研究

挟沙水流的流速分布,特别是其中的卡门常数,一直是冲积河流水力学研究的热点问题之一.实测资料表明挟沙水流流速分布仍遵循对数流速分布规律,但在主流区的卡门常数要小于清水时的卡门常数,而在近底区的卡门常数与清水基本一致.在引入颗粒切应力的基础上,从理论上推导了同时适用于主流区和近底区的统一流速分布模型.利用该流速分布模型,得到挟沙水流的卡门常数沿垂线是变化的结论,即从近底区的约0.4渐变到主流区的小于0.4.并给出了主流区卡门常数的理论表达式,认为主流区卡门常数与近底区的泥沙浓度和泥沙粒径有关.该卡门常数的理论公式与实测资料较为吻合.     

卡门常数研究现状及存在的问题

挟沙水流卡门常数是反映固液两相流中泥沙对水流结构影响的重要参数之一。鉴于此,回顾了卡门常数的来历、实质和卡门常数的影响因素、物理意义,总结了国内外因考虑因素不同而导出的卡门公式,接着对研究得到的卡门常数作了一个简要客观的评价,最后指出卡门常数进一步研究需要注意的问题:从能量输移理论进一步弄清楚能量分配机制,同时需要更精确的试验资料进行分析。     

射流泵在动床模型试验中的应用

本文在扼要讨论了射流泵基本原理的基础上,对射流泵的设计及其在模型试验过程中的具体应用作了介绍,从而说明在动床模型试验系统中合理地引入射流泵装置既能使室内有限的空间得到更加有效地利用,又能节省大量的人力物力,也能保证实验结果的合理性.     

泥沙对水流紊动影响的进一步分析

泥沙颗粒对水流紊动的影响是水－沙两相流运动的重要问题之一。本文针对这一问题，从水流紊动的起因出发，分析了泥沙影响水流紊动的基本途径和方式，结合实验资料，主要对含沙量和泥沙粒径影响水流紊动强度的机理进行了探讨。从不出现尾涡脱落的至少能响应一部分大尺度涡的基本条件出发，得到了泥沙颗粒抑制或增强紊动的判别条件，并得出结论：因含有沙粒、水流紊动存在着被削弱、增强、或局部削弱、局部增强３种情况，表面在不同的     

北江大堤大塘-绥江口河段险段整治动床试验研究

在以往研究的基础上，对试验河段近年的河床演变进行了进一步的分析计算，指出近10年试验河段的河床演变主要是在无序的人为挖沙等人类活动影响下的河床下切，并使北江大堤原有的河道险段进一步加剧；根据试验研究河段的水文、泥沙特点，合理的设计模型和选配模型沙，并进行水流和泥沙冲淤的率定和验证；以定床试验推荐的较优的整治工程方案为基础，通过动床试验的进一步验证和调整，推荐的长谭、芦苞、黄塘和洪潭等险段的整治方案可作为北江大堤加固达标设计的依据。     

泥沙粒径与水流紊动关系试验研究

挟沙水流中的泥沙颗粒因水流紊动而悬浮,同时受重力作用而下沉。由于水流中的泥沙颗粒会对水流紊动产生影响,反之,水流紊动也对泥沙颗粒分布产生影响,它们之间作用是相辅相成的。本文采用超声流速仪（MicroADV）量测挟沙水流的时均流速沿垂向分布,同时对泥沙颗粒粒径的分布进行了试验,研究了泥沙颗粒粒径d50和水流紊动强度在沿垂向分布之间的内在联系,结果表明：泥沙颗粒粒径和紊动强度沿垂线的分布一致性较好,并用实测资料对他们进行了拟合,建立了它们之间的关系式,有一定的实用价值。     

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。     

挟沙水流运动特性的探讨

本文引用大气边界层的混掺长度表达式作为挟沙水流近壁区的混掺长度，从挟沙水流总切应力平衡方程导出了近壁区的流速分布公式，通过比较验证后推广到整个水深范围，进而使用该公式导出了挟沙水流主流区以上的混掺长度、动量交换系数和整个水深的垂向紊动强度公式，并由后者得到了垂向紊动强度增减的临界条件，前两者与水槽资料点绘的结果吻合良好．     

河型变化段河工动床模型设计方法研究

以模型相似原理为基础，结合黄河小浪底至花园口河段河道整治模型试验研究，对河型变化段河工动床模型设计方法进行了初步探索，提出了“分段设计、过渡处理”的设计方法．辩证地解决了同一模型具有不同河型河段的河工动床模型设计问题。     

旁侧入流对绕体流动与河床冲淤变形的影响

采用复合模型技术,以南水北调中线穿七里河倒虹吸工程为例,研究了旁侧入流对绕体流动特性与河床冲淤变形的影响。研究成果表明：工程实施后,如无旁侧入流,裹头上游水位将有所壅高,流速略有降低,工程断面流速有所增加;增加旁侧入流后,受旁侧入流顶托作用,裹头上游的水位壅高值将显著增加,工程附近局部区域内流速也将发生较大的变化。同时考虑旁侧入流与来流非恒定效应的冲刷试验成果表明：裹头附近的河床冲刷深度在涨水期持续增加,并在洪峰时刻附近达到最大值,但在退水期则略有回淤,相对回淤高度与洪水峰型系数有关,峰型系数越大,相对回淤高度也越大。     

河湾水流与河床冲淤综合分析

本文在两个弯道模型试验基础上［１，２］，综合分析了国内外的有关研究成果。文中首先阐明河流蜿蜒弯曲的必然趋势和河湾内环（副）流伴随主流形成螺旋流动前进的特征，并对弯道内主流位向变化、环流强度、水面横比降等作了分析，推荐了计算公式。其次，对河湾水流的横断面流速分布和沿河宽的单宽流量分布给出了计算方法，并分析求得了河湾冲刷深度的公式；依此可以计算河湾冲淤河床的平衡断面。     

辽河下游河道泥沙特点及中水河槽治理探讨

辽河下游河道,沿河有许多险工险段,其中水河槽急待治理。根据辽河各河段的特点,采取不同的治理原则,通过一系列工程措施,逐步控制河势,稳定河槽,清除险工,减少滩地冲蚀,确保堤防安全。     

平原细沙河流动床泥沙模型试验的模型相似律及设计方法

在平原细沙河流的动床模型设计中，只考虑推移质运动的相似是不正确的，主要应考虑悬移质运动的相似，并且可以只考虑悬移质中床沙质运动的相似，以相似函数形式表达的分段起动流速（8）－（11）式，可用以计算确定模型沙的粒径，使泥沙粒径的模拟符合相似理论的基本要求，从而提高其可靠性。应用文中提出的模型相似律及模型设计要点，进行了长江八卦洲宝塔水道挖槽淤积动床模型的设计及试验，取得了地形冲瘀验证试验的相似，挖槽淤积量预报与工程后原型观测的淤积量基本接近。     

椒江河口补偿工程对河口动力及河床演变的影响

为研究永宁江建闸补偿工程对椒江河口影响,根据椒江河口的水文测验资料,分析了补偿整治工程对河口动力沉积因素的影响,探索了工程影响河段河床演变对工程的响应。文章认为补偿工程后,南槽纳潮量增大、动力增加显著,南槽稳定刷深,达到了改善南槽航道及港区水深的目的;北槽动力相对减弱,北槽淤浅,浅滩有所发育;河床冲淤变化趋于稳定,将达到新的平衡。     

河床床面冲淤变化对渗渠产水量的影响

渗渠取水是一种传统的取水方式,其产水量会随着时间的推移而逐渐减少。影响渗渠产水量的因素是多方面的,河床床面冲淤变化对渗渠产水量的影响尤为突出。本文比较清水、浑水试验时的渗渠产水量,说明河床床面冲淤变化对渗渠产水量的影响,提出设计渗渠时应尽量将渗渠布置在水力条件良好的河段。本项研究成果可供实际工程参考。     

河床演变的均衡稳定理论及其在黄河下游的应用

在系统分析有关河床演变均衡稳定理论的研究成果基础上,指出河流熵理论的最小可用能耗率原理及其表达式完整地表达了冲积河流河床演变的自动调整作用基本原理,应用河流最小可用能耗率原理的表达式封闭河床演变方程组,建立河床演变均衡稳定数学模型,应用该模型计算了黄河下游各河段在不同水沙条件下的河槽均衡稳定断面,并计算分析了小浪底水库下游的清水冲刷、拦粗排细和水温变化及涨冲落淤等因素对河槽均衡稳定的影响,分析了河道输水输沙优化的临界指标,提出了强化非恒定流调水调沙、调控60-100 kg/m3的不利来水含沙量和以滞洪拦粗排细运用为主等改善小浪底水库运用的措施。