簸箕李引黄灌区泥沙处理问题的理论探讨

在分析灌区现有干级渠道淤积的原因和清淤堆沙基础上,提出了解决泥水淤积问题的基本方案,进而提出了纱水沙运行数学模型,分析计算了淤沙淤积的再分布情况,指出水运行高度管理也是远距离输沙减淤的一个重要因素,计算出由泥沙远距离输送带来的经济效益。     

水库坝区冲刷漏斗的形成机理

为阐明水库冲刷漏斗的形成机理,开展坝区泥沙淤积的三维数值模拟研究.三维水沙数学模型使用平面非结构、垂向sigma网格和θ半隐、欧拉-拉格朗日追踪等数值方法,具有良好的复杂边界适应能力和计算稳定性.根据一、三维数学模型对比计算分析,确定三维数学模型的参数;在此基础上,采用三维数学模型模拟完整的水库坝区泥沙淤积过程.模拟Karot水库坝区20a的泥沙输移与淤积过程,得到了坝区水沙因子和河床冲於分布.结果表明:水库中泥沙主要沿着主流通道输运和淤积,与此同时,在该通道两侧、出流孔前平面环流的作用下折射挟沙水流形成集中淤积;随着水库运行年限增加,库区的高滩深槽逐步向水库出口推进,在坝区两侧集中淤积体之间、出流孔口前逐渐形成冲刷漏斗.     

水库调度方式对三峡水库泥沙淤积的影响

运用一维非恒定非饱和输沙数学模型,计算分析不同调度方式下三峡水库的淤积过程及淤积量的变化,通过对比可以看出,汛期限制水位对三峡水库最终的淤积平衡具有重要影响.汛限水位在汛前、汛后一定范围内的变化及正常蓄水位在一定范围内的变化仅会改变水库的淤积过程,对水库的最终平衡淤积量影响不大.一定来水来沙情况下,汛期的坝前水位最终决定了水库淤积平衡后的淤积量.因此,在制定调度方案时要特别注意汛期的坝前水位及持续时间,这对减少三峡水库淤积、增大水库发电、防洪和航运效益具有重要意义.     

黄河小浪底—花园口段泥沙沿程淤积与溯源淤积模型仿真分析

黄河泥沙问题一直是黄河治理中的难题。黄河作为多沙游荡型的典型河流,来沙量大,来水来沙与河流挟沙能力不相适应,很容易产生河道淤积或冲刷。自小浪底水库建成使用以来,下游泥沙淤积程度已得到很大改善,但黄河下游仍然处于淤积发展阶段。探讨了黄河小浪底—花园口段的河床泥沙淤积演变规律,不仅从理论上分析了黄河泥沙沿程淤积与溯源淤积模型,还对其理论解进行模拟仿真分析,仿真分析结果与实测的河床高程误差在10%以内。可见,所建黄河泥沙沿程淤积与溯源淤积模型对指导黄河泥沙治理具有一定的实践价值。     

自激振荡脉冲射流装置性能研究

针对水库淤积现状,本文从水库泥沙淤积以及水库排沙工程实际出发,设计新型脉冲射流装置-激吸气式脉冲射流装置。利用新型自激吸气脉冲射流装置,在不同围压（模拟不同水深）下研究自激吸气脉冲射流性能,分析不同结构参数、围压、工作压力等参数对吸气量及相对吸气量的影响关系,优化装置吸气性能,为自激吸气式脉冲射流水下高效清淤技术研究提供理论依据和技术参数。     

黄河“02.9”洪水期下游引水对河道冲淤的影响

在系统分析黄河小浪底水库2002年9月异重流小流量排沙期水沙演进、河床冲淤与沿程引水引沙情况的基础上,采用非恒定流准二维水沙数学模型,计算分析了下游沿程引水对河道演变的影响.计算结果表明,虽然异重流排出的悬沙组成很细,但由于流量不大,水流仍处于超饱和输沙状态;洪水期两岸的引水量占水库下泄水量的比例很大,大量泥沙被引到堤外,与不引水相比较,河道淤积减少.     

河口节制闸下淤积及冲淤效果耦合模型计算

在潮汐作用下河口地区具有挡潮功能的节制闸闸下引河泥沙淤积现象十分普遍,泥沙淤积严重影响了其行洪排涝能力,危害极大.因此,研究闸下淤积规律、探讨科学的清淤措施具有重要的工程实践意义.分析闸下淤积规律,并预估了闸下淤积,在吸收经验模型和水沙模型的优点的基础上,建立了二者的耦合模型,模拟了部分开闸冲淤时闸下引河水沙运动.该模型与平面二维水沙模型相比简化了计算,且其计算精度满足工程应用的要求.通过计算比较多孔闸闸门全开及部分开闸的冲淤效果表明:对闸门上下水头差和闸内水量较小、闸下引河较短的情况,采取开启中孔闸的冲淤方式比多孔全开的冲淤效果好.     

宿鸭湖水库淤积分析及清淤扩容方案研究

宿鸭湖水库是淮河流域大洪河支流汝河干流上一座以防洪为主,结合灌溉、发电、养殖、旅游等综合利用的大(Ⅰ)型平原水库,控制流域面积4 498 km~2,库区位于宿鸭湖湿地范围内。水库运行已近60年,库床淤积壅高,库容逐年减少,水深逐渐变浅,影响水体自净功能。针对库床比较缓、库面面积大的平原水库在长期运行后出现泥沙淤积现象,导致兴利库容逐渐被蚕食的问题,通过水库泥沙淤积分析,根据兴利调节计算原理及方法,以不影响坝体、坝基防渗,增加兴利库容,不影响防洪为原则,结合湿地规划确定水库清淤扩容方案,并结合地区规划提出了开挖土方、淤泥的处理措施,恢复水库兴利库容,改善水质和库周生态环境,持续有效地发挥水库功能。     

河口冲淤对围垦的响应

为了研究椒江河口地形对毗邻海域连续多段大面积滩涂围垦(即集群围垦)的响应,利用二维潮流非均匀沙数学模型,预测椒江河口现状岸线下及规划围垦工程后的床面冲淤.结果显示:现状岸线下未来河口河道大部分区域发生冲刷,口外拦门沙有少量淤积;规划围垦工程后河口河道及口外拦门沙淤积,河口延伸段冲刷;与各围垦工程单独作用的叠加效果相比,集群围垦联合作用下的冲淤幅度更大,即存在非线性效应,应在围垦规划时予以重视;河口水动力随毗邻海域围垦面积的增大而减弱,水流挟沙能力随之下降,因而河口河道及口外拦门沙的淤积厚度随围垦面积的增大而增大.     

黄河“02．9”洪水期下游引水对河道冲淤的影响

在系统分析黄河小浪底水库2002年9月异重流小流量排沙期水沙演进、河床冲淤与沿程引水引沙情况的基础上,采用非恒定流准二维水沙数学模型,计算分析了下游沿程引水对河道演变的影响．计算结果表明,虽然异重流排出的悬沙组成很细,但由于流量不大,水流仍处于超饱和输沙状态;洪水期两岸的引水量占与水库下泄水量的比例很大,大量泥沙被引到堤外,与不引水相比较,河道淤积减少．     

曹娥江大闸闸下冲刷研究

通过整体模型针对曹娥江大闸可能出现的正常和不利淤积面貌进行闸下冲刷研究,曹娥江大闸因其规模大、工程条件复杂,被誉为“中国潮汐河口第一大闸”,模型分潮沟维护和洪水前拓宽潮沟两种工况进行试验,得到了不同条件下冲刷闸下淤积泥沙所需水量,结论与实测资料分析、水槽模型等得到的较为一致,相互印证,为工程的建设及运行提供了可靠的依据.     

水库淤积前后水温结构的变化

水库中的泥沙淤积不仅减小了水库库容,而且对水库中的水温分布也产生了一定影响.以汾河水库为例,针对水库泥沙淤积现象较为严重的现状,对水库淤积前后的水温分布进行模拟预测.首先利用实际监测的水温数据对所建立的数学模型进行验证及参数率定,然后运用三维数学模型对2种条件下的水库水温进行了数值模拟,得出了汾河水库淤积前后的水温结构及全年下泄水温,并通过结果对比分析2种工况下水温结构发生变化的原因.结果表明:水库淤积前,夏季的水库水温分布的分层现象较淤积后更为明显,而且水温略高.这说明水库的水量和水深变化都会对水温结构产生影响,水深越浅,水温升高和降低的变化速度越快.     

西藏纳金电站游荡型河床泥沙病害研究

拉萨河纳金电站具有宽约２ｋｍ的游荡型河床,因库区泥沙淤积严重,电站发电、水库防洪安全日益受到威胁。通过流场分析及模型试验研究,优选出冲沙闸设置的最佳方案,冲水效果十分明显。将经过整治后的流场与过去的流场进行比较,发现过去造成泥沙淤积的大回流得以消除,从而取得稳定河势和冲淤平衡进而提高库区的防洪能力,为电站长期安全可靠运行提供保障。     

黄河小北干流放淤试验弯道溢流堰调度研究

运用水力学原理,通过输沙渠弯道溢流堰分水措施,人为控制泥沙的颗粒级配,形成泥沙的自然分选,将大部分直径〉0．05mm的粗泥沙淤积在淤区,把细沙重新排回黄河。     

苏通大桥深水群桩基础冲刷防护实测分析

桥墩建在流水中的桥梁几乎都面临墩周冲刷的问题,为了研究桥墩发生冲刷方式及冲刷防护方法,通过对处于长江下游的苏通大桥主4号大型群桩基础水深传感器及桩身轴力实测数据的分析,发现该桥梁工程采用的冲刷防护方案不仅有效地防止了主墩处河床冲刷,而且在河床铺设砂袋后,进行钢护筒插打时,砂袋被挤入到松软的河床底质层一定深度范围内,对河床底质层和桩周土起到挤密、增密和固结作用。大大提升了河床表层松散体的极限摩阻力,提高了群桩基础的承载力。     

水库冲刷漏斗试验研究

探讨了特定河道条件(近坝段地形狭窄)下的水库冲刷漏斗形态问题。通过对宝石水库冲刷漏斗的试验分析认为，在边界条件限制下，冲刷漏斗将呈现二维结构，淤积三角洲基本向坝前平行推进。随水库运行排沙水位的抬高，水库淤积增多，三角洲洲面高程增大，但底孔冲刷漏斗形态、位置基本不变，同流量下淤积上升过程形成的淤积体高程较水位回降时形成的淤积体高程低。相同排沙水位情况下，出库流量越大，淤积高程越低。通过与其它水库冲刷漏斗试验及原型观测资料的比较，确定了宝石电站水库冲刷漏斗纵坡等形态参数，得出了一些对多沙河流水库调度有一定参考价值的普遍性结论。     

土体压缩-回弹变形特性试验研究

针对地面沉降中土体变形问题,开展了不同土体(砂土、粉土和黏土)在不同状态下的压缩-回弹试验,结合相关土体变形机理的研究,对不同土体的压缩-回弹特性进行了研究。主要结论如下:砂土的压缩变形最为显著,其次为粉土,最后为黏土。砂土的变形呈现出初期变形小,后期变形大的特点。粉土和黏土则相反,两者的变形主要发生在前期。三种土体的变形均主要为不可逆变形,其中黏土的变形存在着明显的滞后性。砂土的变形主要来源为砂土结构的重塑,黏土则来自于结构的重塑和水分的重分布,粉土则与黏土相似。     

冻融饱和粉砂动力性能试验

在软土地区,例如上海,98%的地铁联络通道、地下泵房以及越江隧道采用冻结法施工,但土体的冻胀融沉对地下建筑及周围环境的影响显著.尽管冻土的物理、力学特性得到较多关注,关于饱和冻融土动力特性的研究还不是很充分.试验设计了制样-脱模装置和饱和-冻融方法,采用动三轴系统进行冻融饱和粉砂动力试验.结果表明:制样-脱模装置和冻融、饱和方法满足粉砂制样、冻融和饱和要求.重塑粉砂高度、体积冻胀率随温度降低而增大,原状粉砂规律不明显.轴向应变与动孔隙水压力密切相关,动孔隙水压力前期迅速增加,随后震荡调整,约275次附近出现峰值,随后下降并维持一个相对恒定值.冻结温度-30℃时,土样累积塑性变形最大,冻结温度-20℃时,土样累积塑性变形最小,-10℃取得中间值.总体上,累积塑性应变随振动频率增加而减小,围压增大、动应力幅值减少能显著减小粉砂的累积塑性变形.提出的改进Stewart半对数累积塑性变形模型可以预测冻融饱和粉砂的累积塑性变形.