沼蛤幼虫管道湍流灭杀试验研究Ⅰ: 水力学特征

沼蛤(Limnoperna fortunei)是贻贝科软体动物,可在管道造成生物污损和堵塞。沼蛤以浮游幼虫形态随水流入侵管道,其幼虫死亡率在高频脉动作用下明显提高。为寻找控制沼蛤入侵管道的有效途径,本研究选取3种孔板和3种筛网采用50 cm和25 cm两种间隔布置在试验管道中制造紊动,利用多普勒声学流速仪(ADV)测量其下游流场、紊动场和能谱特征等水力特性。结果发现致紊材料下游流速均出现短暂波动。大孔径孔板下游横向流速波动增强,加密布置可抑制此波动。筛网的阻水效应很小,加密布置可提高水流过筛流速。孔板下游紊动强度分布呈明显带状特征,筛网则不如孔板均匀,两者下游紊动强度均沿程降低。在下游5 cm距离内,孔板可大幅提高高频脉动能量,进而提升下游紊动强度,减小紊动长度尺度。筛网下游高频脉动能量提升幅度较小,同时低频脉动能量减弱。单级筛网比孔板消耗的水头小,加密布置并不增大单级致紊材料消耗的水头。综合来看,6 mm孔板、10 mm孔板和3 mm筛网具有较高管道湍流灭杀沼蛤幼虫的潜力。     

怒江泥石流扇地貌特征与扇体堵江机理研究

怒江流域泥石流沟众多,而且主要是两相泥石流。两相泥石流龙头集中了大量的粗大卵石和砾石,形成的扇体阻力大,是改变怒江河流地貌形态的主控因素。洪积扇的数量和规模远远小于泥石流扇,科学区分怒江两岸的泥石流扇和洪积扇对山区防灾减灾意义重大。许多泥石流扇完全堵塞主河形成了堰塞湖,怒江高黎贡山峡谷河段几乎每隔10~20 km就有一个泥石流堰塞湖,峡谷河段形成一段段顺直河谷连接堰塞湖缓流+堰塞坝激流的不断重复的河道,造成堵江的泥石流沟的流域面积多集中在40 km2左右。泥石流堰塞坝尼克点的发育造成了河道内大量泥沙淤积,利用钻孔采样的方法分析了堰塞湖内泥沙淤积规律。野外测量和计算发现组成泥石流的规模和龙头出沟口的速度是造成堵河的主控因素。     

单个阶梯-深潭破坏的力学模型

阶梯-深潭系统是山区河流广泛分布的重要河床结构,其破坏机理对于认识山区河流稳定性及河床演变具有重要意义。针对单个阶梯-深潭,以关键石块为研究对象,综合考虑上游来水条件、下游冲刷和泥沙环境,建立单个阶梯稳定性的理论模型。基于理论模型,分析弱输沙条件下阶梯破坏的临界条件和失稳机制。结果表明:(1)河道比降、关键石块粒径、来流流量、下游冲刷和互锁作用是弱输沙条件下影响单个阶梯-深潭稳定性的关键因素。(2)来流恒定时阶梯下游冲刷降低阶梯稳定性。阶梯失稳临界流量随冲刷增强而减小,因此水流破坏作用表现为阶梯下游坡脚冲刷降低失稳临界流量,同时来流增加超过临界流量导致破坏。(3)互锁作用可有效提升阶梯稳定性,并在阶梯坡脚冲刷程度较大时明显提升失稳临界流量,这是阶梯在一般洪水中维持稳定的方式。