非均匀悬移质输沙过程概化模型

对非均匀悬移质输沙过程进行了系统描述,建立了非均匀悬移质输沙的概化模型.讨论了概化模型的两种理想过程的解,基于实测数据对解式进行了验证,结果表明概化模型是合理的.指出了一类挟沙能力计算公式存在的问题,总结了非均匀沙实际输沙过程的一般规律.要揭示非均匀悬移质输沙机理,不仅要准确计算均匀沙平衡输沙的挟沙能力,而且应探求浑水中不同粒径泥沙自身的运动特性和颗粒间的相互影响.     

水利枢纽运用对江湖关系影响的模拟

利用一维江湖河网模型,结合实测资料,对三峡水库及城陵矶综合枢纽运用后,长江与洞庭湖江湖关系自2013-2062年的变化进行了预测。结果表明,三峡水库运用至2062年,荆江河段冲刷继续,但速度逐渐减小,枯水位下降最高为1.62 m,洪水位下降最高为0.41 m;城汉河段冲刷继续,枯水位下降最高为1.05 m,洪水位下降最高为0.15 m;三口分流量继续衰减,但年平均衰减率仅为三峡工程运用前的11.7%;三口河道松滋河冲刷约为0.57亿m3,虎渡河与藕池河为微冲微淤;洞庭湖淤积大幅减缓,淤积比为0.481。此外,城陵矶综合枢纽运用至2052年,使洞庭湖区各站枯水位抬高0.2~0.6 m不等,但对三口河道冲淤、分流分沙、长江干流冲淤、洞庭湖的淤积影响都较小,可以忽略不计。     

不平衡输沙含沙量垂线分布公式研究

不平衡输沙过程伴随着含沙量垂线分布的调整,韩其为较早提出了不平衡输沙含沙量垂线分布公式,但由于引入了三个未知参数,使公式的应用受到较大限制。通过数学变换简化了其公式,使未知参数由三个减少为两个,并探讨了所得公式的适用范围,含沙量均匀分布的条件,各因素对含沙量垂线分布曲线形态的影响。提出了检验不平衡输沙含沙量垂线分布公式合理性的方法,分别从定性和定量两个角度进行了检验。     

挟沙能力多值性及黄河下游多来多排特性分析——“黄河调水调沙的根据、效益与巨大潜力”之五

用大量实测资料表达了黄河下游多来多排的输沙特性,给出了数量范围,进而证实了多来多排是挟沙能力多值性的表现,并分析了多值性的定量结果.在采用挟沙能力多值性调整挟沙能力系数后,各种资料不同冲淤条件下挟沙能力的计算结果与实测值更为符合,相对误差为5%～9%.分析了多来多排的机理后认为:临界流速的非单值性是挟沙能力多值性的深层原因;从宏观上看,冲淤弱平衡是造成挟沙能力多值性的主要原因.最后论证了多来多排输沙特性是如何在调水调沙中应用的.     

向家坝堆渣对发电机组和泄水建筑物影响研究

按照向家坝水库蓄水计划和泄水设施运用原则,选取典型来水来沙条件,计算了向家坝库区的流场、含沙量和过机过坝悬移质级配,估算了向家坝水库库区内的粗颗粒起动粒径,分析了蓄水初期向家坝坝址上游右岸堆渣对向家坝发电机组和泄水建筑物的影响。     

下游建坝对大伙房输水隧洞出口河段的影响

基于实测数据,利用平面二维水流泥沙数学模型,模拟了辽宁大伙房输水隧洞出口附近河段水沙分布形态,预测了该河段30 a内的冲淤趋势,分析了下游章京拦河坝(拟建)修建后,对大伙房输水隧洞出口河床演变的影响.结果表明:未建坝时河床冲刷明显,由隧洞出口至章京拟建拦河坝之间河床平均冲深约0.4 m;建坝后河床普遍淤积,由隧洞出口至章京拟建拦河坝之间河床平均淤厚约2.0 m.为保证大伙房输水隧洞的安全运行,建坝后隧洞出口附近床面的淤高问题不容忽视.     

悬移质泥沙输移扩散方程适用条件的讨论

悬移质泥沙的输移扩散是泥沙运动力学的基础问题之一,学者们基于不同理论对其运动规律开展了深入研究。基于已有研究,本文主要讨论了不同理论下扩散方程的适用条件。研究结果表明,传统的Rouse扩散方程及其修正式仅适用于泥沙浓度较低、颗粒惯性小至可忽略的条件;两相流理论下的扩散方程由于未考虑颗粒惯性效应,同样只适用于浓度较低、颗粒较小的条件;近期Snehasis Kundul和Koeli Ghoshal基于漂移速度建立的扩散方程由于考虑了升力、颗粒惯性等因素对悬移质分布的影响,使其适用范围相应变大,但在确定泥沙扩散系数上仍然采用的是经验公式,应用上会受到实验资料的限制。基于动理学理论的扩散模型包括基于PDF方程的扩散方程和弥散方程。两个模型中,除了重力沉降和紊流扩散作用外,由于考虑了升力、颗粒紊动、颗粒惯性等影响因素,其在浓度较高、颗粒惯性较大时仍适用,具有普适性。尤其是弥散方程,能够反映颗粒浓度、颗粒紊动、颗粒碰撞等不同机制对泥沙悬浮的影响,全面阐释了悬移质泥沙扩散背后的力学机理。     

基于Google Earth的河流模拟地形前处理新方法

本文首先阐述了河流模拟地形前处理的常规方法，然后探讨了利用Google Earth进行地形初步处理的新方法，介绍了基于Google Earth的高程数据提取技术，说明了部分Google Earth API接口的功能，指出并解决了其中一类API调用过程中存在的问题。研究证明，利用Google Earth进行河流模拟地形初步处理，可以显著提高河流模拟过程中的地形处理效率。     

岷江都江堰河段交汇区水流运动特性数值模拟

明渠河流交汇常形成复杂的水流结构,从而影响该区域的水沙运动及河床变形。采用实测资料验证的平面2维数学模型,对白沙河支流与岷江干流交汇区的水流运动进行了模拟分析。结果表明:干支来流变化将形成不同的壅水低速区、干支流掺混区、挤压高速区和水流分离区。随着汇流比(支流白沙河流量与岷江干流流量比值)的增大,入汇口干流上游受到支流顶托作用增强,产生的壅水低速区水位偏高;掺混区内,干支来流相互顶冲作用增强,流速降低,挤压高速区内支流对干流的挤压也增强,最高流速出现的位置越靠右岸,高速带越窄。直角入汇的白沙河支流受到干流的挤压作用,入汇后流向发生显著改变,而白沙河的弧形左岸使支流沿岸线流动的同时不断调整流向,降低了支流脱壁流动的可能性,可有效抑制分离区的形成。在支流白沙河流量不变,岷江干流流量改变的情况下,干支流量差越大,干流对支流的顶托作用越强,即干流向支流上游顶冲的距离越长,产生的壅水范围越大。通过揭示白沙河入汇岷江时干支流相互顶托、挤压和掺混的水流运动特征,可为都江堰河段的防洪及河道整治等提供理论依据。     

淮河蚌埠以下河道疏浚对降低洪水位的可行性及长效性研究

目前淮河中游洪涝灾害仍然严重,为了减轻灾害损失,迫切需要找到更加有效的治理措施。疏浚虽然是一种常用河道治理措施,可以理顺河势,降低洪水位,但是由于担心疏浚后回淤,效果不能维持,一直没有作为主要措施在淮河治理中使用。为此,首先从研究淮河中游河道演变规律出发,量化第二造床流量,揭示第二造床流量与平滩流量关系的机理,探寻淮河治理的新方法,为采用河道大规模疏浚来降低洪水位提供理论依据。然后采用非均匀不平衡输沙数学模型就上段疏浚、下段疏浚以及全河段疏浚对降低淮河干流洪水位的效果以及长期维持情况进行了计算研究。研究结果表明,长距离河道疏浚不仅能够大幅度地降低干流河道的洪水位,而且不会发生明显回淤,疏浚效果可以长期保留,为淮河的洪涝灾害治理提供了新思路和新措施。