高浓度泥浆输送管道阻力及输送能力研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备，采用现场观测方法对泥浆管道输送能力进行了试验研究。根据实测管道压力、流量、含沙量等资料进行高含沙水流阻力分析，取得了受雷诺数、含沙量影响的管道泥浆阻力系数变化规律，给出了阻力系数与综合泥浆因子间相关关系。在此基础上进一步分析了影响管道输送能力的主要因素，研究了管道泥浆流量与保持泥沙不沉积的有效输送距离间的制约关系。根据实际工程中管径、泥沙含量与颗粒组成对流量的影响，提出了能全面反映管道阻力特性的综合排距(有效输送距离)概念，建立了泥浆管道特征流量与综合排距的关系式，可供泥浆管道设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

尾闾河段的数值模拟研究

尾闾河段是否畅通，直接关系到河流能否安全泄洪、排沥，是水利部门十分关注的问题。本文阐述了采用一、二维耦合数学模型进行尾闾河段洪水与潮波的模拟的基本理论，对耦合模型的交界面条件及耦合方式进行了详细说明，并以某河尾闾段为例建立一、二维耦合模型。一维数学模型研究计算的范围为河口区上游的河段，平面二维数学模型研究计算的范围为近挡潮闸河段以及至河口外近海区域。模型以历史洪水和实测潮波分别进行了验证，计算结果与观测结果吻合良好，表明耦合模型可以较好地反映模拟河段及近海区的洪水与潮汐特性，解决河流尾闾段的水力模拟计算。     

充沙长管袋抛掷沉降运动的力学研究

本文对充沙长管袋这种新型的筑坝、抢险整治工程材料进行了抛掷沉降运动的力学分析研究与模拟计算。根据充沙长管袋的几何、材料特性，本文分析了管袋沉降机理与沉降速度；在多个小块柔性连接体的假设下，对抛掷在河流中的管袋进行了力学分析与动力学过程的研究，建立了管袋沉降的连续体数学模型。通过合理简化，导出了实用的管袋位移与转角的计算公式。根据管袋抛掷的观测资料，确定了沉降计算的有关参数；针对黄河水流、泥沙特点及现实施工条件进行了多种管袋抛掷沉降的模拟计算，提出了适应黄河丁坝防护的管袋尺寸及位移范围值。     

长管袋沉降过程的分析与模拟

根据充沙长管袋的几何，材料特性，分析了管袋沉降机理与沉降速度，导出了管袋位移与转角的计算公式，根据柔性连接体的假设，分析认为管袋[沉降速度与管袋几何特性，充填度以及河流的流速与含沙量有关，管袋 在沉降过程中同时受到水流冲击与重力作用，对黄河下游中常洪水，采用直径0．8米，长15米的管袋，其沉降位移可控制在2－4米。     

黄河小浪底水库运用以来的泥沙淤积特征分析

基于原型观测资料,分析了小浪底水库入库水沙、水库运用及相应库区泥沙淤积的变化特征。小浪底水库运用以来,平均入库水量为225.23亿m~3,沙量为3.19亿t,入库水沙与历史多年平均值相比显著减少;汛限水位和运用水位则逐步抬高,目前,前汛期和后汛期汛限水位分别为230、248 m。至2015年4月,库区泥沙淤积总量为30.48亿m~3,其中干流淤积量占总淤积量的80.9%;水库平均排沙比约为21.0%,库区淤积物从库尾至坝前沿程细化。库区干流淤积纵剖面基本呈三角洲形态,随着水库的运用,三角洲淤积形态缓慢向坝前推进;上窄下宽的特殊库区地形对调整库区淤积形态有利。库区横断面淤积形态初期为水平淤积抬升,后期宽河段库区则受坝前水位下降期脱离回水的影响,形成有滩、有槽的复式断面形态。库区支流淤积形式主要为干流倒灌淤积,纵剖面淤积形态总体呈锥体变化,横断面呈水平淤积抬升。分析库区泥沙淤积特征有助于小浪底水利枢纽的科学调度运用。     

某抽水蓄能电站下库进出水口水沙运动特性试验研究

利用河工模型对某抽水蓄能电站下库区进行了特征洪水过程及电站运行的联合模拟试验。试验表明在输沙槽与拦沙潜堰共同作用下,电站进出水口的含沙量得到有效控制。在来水含沙量低于3kg/m3时,进出水口含沙量都满足电站运行要求,但是在含沙量较高的洪水期,底部浑水会逆行至电站进出水口附近,导致过机含沙量较高,因此提出了增设非封闭式拦沙潜坝的修改方案。修改方案改善了进出水口前的水流结构,起到了良好的拦沙截淤作用,进出水口前含沙量及泥沙淤积大幅减少,蓄能期过机含沙量降低13%~22%。在含沙量较大的洪水期,电站不宜抽水运用,但适时采用发电运行有助于减轻下库进出水口前的泥沙淤积。     

河道生产堤对洪水影响的二维数值模拟研究

河道主槽两侧修建的生产堤影响滩槽泥沙横向交换,对河床演变带来很大影响。本文针对黄河下游游荡型河段的现实状况,采用平面二维水沙数学模型按现状生产堤、废除生产堤、限制生产堤三种条件进行了典型洪水的模拟,模拟计算给出了夹河滩-高村河段不同边界洪水演进、漫滩的过程及滩区淹没程度。作者分析了三种不同边界条件对洪水水位、河段流速、滩槽冲淤的影响,表明废除生产堤使洪水提前进滩,与现状生产堤状态相比大大降低了河道洪水位;限制生产堤方案可以适当控制漫滩流量,扩大滩槽泥沙横向交换,改善滩区生产条件。为了维持黄河河槽活力,协调人河关系,抑制二级悬河发展,限制下游河道生产堤治理方案是比较适宜的。     

黄河下游河道1952～2000年特征大断面变化特性

黄河下游河道滩区防洪形势的严峻性使下游滩区的治理受到广泛关注.针对这种现状,作者搜集整理黄河下游各大断面历年汛期实测资料以及断面资料,用Visual FoxPro程序建立数据库;采用断面法计算汛期特征断面冲淤量;通过分析各断面历年汛期冲淤面积和平均冲淤深度变化,分析了近50 a不同来水来沙条件下河道冲淤演变特点,得到不同来水来沙对河道冲淤影响的几点认识.     

复杂流场的二维数值模拟方法

提出了基于二维数学模型对溢洪道下游三维复杂运动流场进行模拟计算的一种新方法.通过对泄洪建筑物下游河道复杂流场水流运动及河床冲刷状况的分析,研究了自由面流消能区水流扩散方式、流动特征及相关水力要素的概化确定.根据主流下回流区和表层水股之间质量交换很小的特点,提出了把底部回流区域作为河道无实际过流部分,即修正河流下边界条件,对溢洪道挑坎下游复杂流场进行二维数值模拟的方法.利用上述方法对某工程实例进行了数值模拟计算,计算结果与实际流场状况比较一致,较为真实地反映了自由面流区的流动.