U形弯道水流试验及其数值模拟

弯道水流运动是河流动力学研究的基本问题之一,长期以来,其复杂的三维水流结构一直是研究者关注的重点。弯道水流在重力及离心力的共同作用下,形成弯道螺旋流,与顺直河道相比,具有特有的运动特性,主要表现在产生水面横比降、横向环流、流速重分布等方面。用声速多普勒流速仪（ ADV ）,对室内 U 形弯道水流结构进行了详细的测量,分析表明弯道环流出现了较为明显的双涡二次流变化过程。此外,试验验证结果表明雷诺应力模型（ RSM ）能较好地模拟弯道环流双涡二次变化过程,为深入分析弯道水流特性及其对泥沙运动、河床演变等影响问题提供了科学方法。     

华南丘陵区马贵河小流域暴雨山洪灾害强降水特征

降水强度及持续时间是引发山洪灾害的重要气象因素,短时间内高强度的降水极易诱发山洪灾害,研究降水因子时空变化是防范及预警山洪灾害的关键环节。为了探索不同时间尺度的降水与局地山洪灾害之间的潜在联系,本文利用2010—2018年稠密的气象自动站逐小时降水观测数据,统计分析了以马贵河小流域为中心的华南丘陵区多尺度降水特征,重点从短时强降水（小时降水量≥20 mm/h）的角度揭示了诱发该流域山洪灾害的可能降水成因,并分类建立了该区域典型短时强降水事件的天气学概念模型。研究表明：马贵河小流域并非华南丘陵区的年降水、年暴雨高频中心,但短时强降水发生频次较高、强度较大;山洪灾害频发与时间尺度更短的短时强降水关系更为密切,而非普遍关注的暴雨天气过程;该流域的短时强降水具有双峰型分布特征,华南前汛期（4~6月）短时强降水频次与强度略高于后汛期（7~9月）,但后汛期午后的峰值频次更为集中;典型短时强降水过程可分为冷式切变型、低空低涡型、偏南急流型和热带气旋型等四种基本类型,不同环流类型的系统配置与环境条件具有明显差异。该成果一方面加深了对华南丘陵区短时强降水与山洪灾害内在联系的科学认识,另一方面可为当地短时强降水及山洪灾害预报预警提供技术支持。     

重庆市复兴河小流域山洪灾害降雨驱动指标预警模型研究

暴雨山洪灾害防御地区降雨—流量—水位关系复杂多变,而预警模式常以成灾水位倒推降雨条件,难以全面真实反映内在的降雨产流响应过程。以重庆市复兴河小流域山洪灾害调查为基础,采用降雨驱动指标法,充分考虑降雨强度、降雨量与前期降雨量耦合作用的影响,建立了以降雨强度和有效累计降雨量关系的预警模型,与以往的暴雨洪水及山洪成灾事件作为比对,提出了降雨驱动指标2 000作为立即转移指标、1 800作为预警指标的村级山洪灾害预警模型,为山区小流域山洪灾害防治提供了科学依据。     

U形弯道建闸对水流运动特性的影响试验

试验研究在U形弯道上建闸后水流运动特性的变化,结果表明弯道设闸使弯道不同位置凹岸、凸岸及中线水位产生显著差异,从而导致水面横比降变缓、水流动力轴线变光滑、流速分布变均匀,为深入分析建闸后弯道水流特性及建闸对泥沙运动、河床演变等的影响研究提供借鉴。     

西南陡坡山区坡面产流输沙动力学特性

利用运动波理论近似模拟陡坡山区坡面流,导出其坡面流基本方程,根据净雨历时与汇流平衡时间的关系,得到了不同净雨历时的坡面流近似解。假定在恒定雨强条件下,根据坡面汇流理论,提出了坡面雨滴溅蚀有效坡段概念,分析坡面流输沙受雨滴溅蚀作用和径流冲刷作用的主次关系,确定了Guy坡面流输沙能力公式的应用范围。     

基于CFD与DEM耦合方法的河床变形数值模拟

我国西南山区极易发生滑坡、泥石流等地质灾害,从而导致大量泥沙进入河道,河床发生冲淤变形,使原有的水沙运动状态发生改变。通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)与离散元(Discrete Element Method,DEM)耦合的方法对水沙变化条件下典型山区河道内的三维水沙运动及河床冲淤变形过程进行了数值模拟,并将三维数值模拟结果与实验结果进行了比对。计算结果表明:上游强输沙水流进入变比降河道后,河道内会发生溯源淤积,且流量越小、加沙强度越大,泥沙溯源淤积发展的速度越快;淤积锋面到达处的水位会迅速升高,随着淤积前锋的继续发展,该位置处的水位会趋于稳定;泥沙大量淤积后,会导致河床比降减小,洪水水位增加,严重威胁河道防洪安全。     

天然河道床面糙度特征的试验研究

本文分析了少床面形态分布特性,得出床面颗粒暴露度和代表粒径的方法难以反映床面糙度的特征,为此提出以床面高度函数Ｚ（ｘ,ｙ,ｔ）的变化为基础,根据室内实验的特殊情况,以及主要考虑了初始和粗化床面,从统计理论的观点分析了床面高度变化均方差σ,从分形理论的角度考虑了赫斯特数Ｈｙ,分维数Ｄｙ,由于均方差σ,赫斯特数Ｈｙ或分维数Ｄｙ综合考虑了床面形态对床面糙度的影响。因而结合实验资料建立它们与综合糙率曼宁系     

四川盆地枢纽城市降水量变化趋势探究

采用信四川盆地中心地带4个枢纽城市监测站1951~2004年间降水资料,运用降水的趋势分析、Mann-Kendall检验方法、滑动t检验方法及小波分析方法对各站点降水量变化趋势进行趋势性分析及周期性分析,并进行突变检验以及相关性分析。结果表明:盆地中心城市全年降水量随时间呈下降趋势;重庆春夏两季和成都冬季降水小幅增加,其余均呈下降趋势。重庆降水在1964年突变,之后降水呈现上升趋势。成都在1964年和1990年发生两次突变,但是降水均是减小。南充发生过3次突变,仅在1982年后有小幅增加,之后降水减少。内江在也发生3次大的突变,1981年后降水量增加,其余时候降水均减少。重庆、成都、南充及内江站年降水变化主周期分别为3a、26a、19a及9a,同时四个站点变化相关性较差。     

高坝泄水雾化机理探讨与防治措施综述

高坝具有落差大、泄洪流量大特点,当河谷狭窄时泄水雾化问题尤为突出,可能危及工程安全运行,影响大坝消能区周边环境。本文归纳分析了国内雾化研究方法与成果,总结了高坝泄水雾化机理与防治措施。     

明渠干支河流直角交汇区整流方法探讨

由于便利的水运条件,有相当一部分重要的城市和乡镇位于河流交汇处,但由于交汇水流结构的复杂性,在交汇区常形成冲击河岸和泥沙淤积等一系列问题,因而对交汇区水流进行有效地整治是非常必要的。本文利用数值模拟试验,对入汇角为90°的河流交汇处产生的分离区水流特征进行了研究,并在此基础上提出了一种可以减小或消除分离区的优化堤线的整流方案,即优化后的堤线满足椭圆方程,椭圆长半轴长度为分离区长度,短半轴为分离区宽度,以改善交汇区的泥沙淤堵及水位抬高等灾害问题。通过对不同干支流动量比堤线整流效果对比分析,结果表明：当动量比M*=0.40时得出的椭圆型堤线为最佳整流方案。