滩槽复式断面水流特性的试验研究

采用水槽试验研究复式断面水流流速的横向分布特征、边界剪切应力变化规律以及水力参数对断面过流能力的影响，并得出了滩槽流量分配计算式。     

长江口岸直水道鳗鱼沙浅滩成因分析

鳗鱼沙浅滩位于长江下游口岸直水道,属顺直宽浅水下分汊型沙质浅滩,是长江下游深水航道主要的碍航浅滩之一.根据河道实测水文、地形资料,分析浅滩段近期河床演变特征,并结合深水航道的建设规划,分析了浅滩碍航特性及其成因.分析研究认为:顺直宽浅的河道属性使鳗鱼沙心滩和左、右深槽不稳定,河床发生大幅度冲淤变化;顺直段滩槽的大幅度冲淤变化是鳗鱼沙浅滩形成的主要原因,而河床边界条件引起的水流运动特征是浅滩形成的重要影响因素.     

江河崩岸的类型与特征

根据长江中下游有关崩岸实例,结合以往的相关研究,经过归纳总结和分析,从不同角度出发对崩岸进行类型划分,并阐述各种崩岸的形成条件及特征。结果表明:按崩岸外观形态和特征区分,有洗崩、条崩和窝崩3种类型;按崩塌模式区分,有浅层崩塌、平面崩塌、圆弧滑动崩塌与复合式崩塌4种类型;按崩岸成因区分,有侵蚀型、坍塌型、滑移型和迁移(流滑)型4种类型。各类崩岸之间存在一定的内在关系。     

岸滩崩塌影响的典型分汊型河道演变数值模拟

以荆江监利河段为例,采用三维水沙模型与二元结构岸滩崩塌力学模式相结合,构建了考虑边岸、洲滩崩塌的分汊型河道演变三维数值模型。依据2003年11月～2006年7月监利河段的实测资料对模型进行了验证,模拟结果与实测结果吻合较好,能够模拟岸滩崩塌及深槽摆动的特点。以此为基础,对三峡水库蓄水运用初期,该河段在不同岸滩抗冲性条件下的演变进行了概化模拟分析,结果表明：上游水库蓄水运用后,该河段河床将会进一步产生冲刷;岸滩可冲条件下,河道冲刷的同时还伴随着岸滩坍塌、河道摆动的发生;岸滩不可冲时,将以河床下切为主,横断面形态逐渐向窄深方向发展;在一段时期内,右汊将仍维持为主汊。     

淮河入流对长江水流的影响分析

通过模型试验,研究长江不同流量遭遇淮河不同流量时长江沿程水位和局部流场的变化。多组水文条件下模型试验结果的分析表明:淮河入流造成长江水域局部水位壅高较多,对长江行洪不利;入流口以上流速减小会加剧洪水期泥沙的落淤,特别会影响三益桥航道的畅通;入流口以下流速增大,近岸流速的增大对长江护岸工程不利。模型试验结果可为扬中河段进口段的河床演变分析以及三益桥航道浅滩成因分析等提供参考依据。     

植被对河道水流及岸滩形态演变影响研究进展

植被作为河流系统重要的阻力因素,在河道形态演变方面发挥着至关重要的作用。植被地表结构改变了河道水流阻力、河床切应力、流速分布及水流紊动特性,植被根系增强了岸滩土体强度和稳定性。从植被地表茎干结构对水流特性影响和植被地下根系加筋作用对岸滩稳固影响两个方面的研究进行了回顾和综述,并指出今后在植被水流研究方面,可进一步考虑植被枝、叶对水流特性的影响,加强对柔性植被变形、摆动引起的动边界问题的研究,以及全面考虑河道形态边界条件的影响,特别是含植被的分汊河道水流特性还需深入研究;在植被根系固土护岸方面,可同时考虑岸滩土体非均质性、河道水流对岸滩的侵蚀冲刷作用及水体渗流对岸滩土体力学特性的影响;在植被河道形态演变预测方面,可以综合考虑含植被河道的水动力学及土力学问题,以及两者间的互馈响应机制。     

线性无源太赫兹隔离器的优化

为了获得结构简单、无需外加低温和强磁场的太赫兹隔离器,采用3维时域有限差分法对1种硅基光子晶体异质结结构的太赫兹隔离器进行了理论优化分析。该隔离器结构简单,可常温工作,并且无需外加磁场。结果表明,其隔离特性与两种光子晶体的孔径有关,在孔径比例合适(在0.52THz的最优化孔径比R1/R2=0.49)的情况下可以实现25dB的最大隔离度。     

不同粒径块石及其组合的护岸效果

块石是常用的护岸(坡)材料,在护岸工程实施后常因各种原因使得块石滑落而破坏.为探索块石滑落的原因,设计了弯曲水槽,在水槽中进行了7种块石组成(4种块石粒径及3种护岸块石级配)、3种护岸厚度、3种岸坡组合条件下,3种近岸流速作用下岸坡的破坏情况.根据试验结果,分析了块石粒径(级配)、近岸流速、抛石层厚度、岸坡坡度等对岸坡防护的影响.提出了块石的尺度、厚度及稳定坡度的选择理念.这些成果可为长江实际护岸工程的设计和管理提供科学依据,也为今后护岸工程设计、施工和管理方面的标准、规范的修改补充提供参考.     

岸坡植被对复式河道水动力特性影响的数值模拟

广泛分布于天然河道岸坡的植被能够改变河道水流特性，进而影响坡脚淘刷、河岸稳定及河道形态演变趋势。为精细揭示岸坡植被对复式河道水动力特性的影响，提出植被固壁边界处理方法，利用雷诺应力模型封闭紊流控制方程构建了复式河道三维水动力数学模型，并对复式河道水流特性进行了模型验证，模拟结果与实测结果吻合较好。将该模型应用于岸坡有植被的复式河道水流特性研究，对比非淹没刚性植被、淹没刚性植被、淹没与非淹没刚性植被交替和无植被情况下流速、流量、河床剪应力、雷诺应力以及紊动能分布的差异。结果表明：岸坡植被加剧了滩槽间横向动量交换，引起二次流涡旋数量、强度和范围的增加，同时使得横断面流速、流量分配、河床剪应力、雷诺应力及紊动能在滩槽交界区显著减小，紊动交换在临近植被的周边区域明显增加。其中岸坡种植非淹没刚性植被时效果最为显著，相比无植被情况，二次流涡旋数量增加了一对，岸坡植被区流速、流量分配、河床剪应力、雷诺应力及紊动能大幅减小，甚至趋近于零，而临近植被的周围区域紊动交换剧烈，无量纲化的紊动能值可达到20。