潼关以下库区冲淤机理分析

通过对潼关以下库区冲淤机理分析发现,潼关-古夺河段的冲淤变化与古夺-大禹渡冲淤变化密切相关,古夺-大禹渡河段发生溯源冲淤变化是潼关-古夺河段发生沿程冲淤变化的前提和基础。若古夺-大禹渡河段发生溯源冲刷,则潼关-古夺河段发生沿程冲刷;若古夺-大禹渡河段发生溯源淤积,则潼关-古夺河段发生沿程淤积。大禹渡河段之所以常常发生溯源冲淤的原因在于,一年有5个月的运行水位回水末端均在大禹渡以上,造成大禹渡河段成为溯源冲淤的侵蚀基准面。     

渭河下游河道淤积发展及其萎缩的原因浅析

在实测资料的基础上，引入河道萎缩的量化指标．通过建立渭河下游泥沙累积淤积量、河道萎缩量化指标与潼关高程和渭河来水来沙条件的关系发现，潼关高程的抬升是渭河下游淤积发展及河道萎缩的主要原因之一，渭河来水来沙条件变化也是一个不容忽视的重要影响因素。     

渭河下游河床演变特征及其淤积上延分析

在实测资料的基础上,论述了渭河下游的淤积现状及河床演变趋势,并从河道累积淤积量对洪水位的影响及河道淤积断面间的冲於变化情况两方面论证了渭河下游的淤积上延范围,两者分析结论一致。     

渭河下游淤积上延分析

从河道累积淤积量对洪水位的影响及河道断面间的冲淤变化情况两方面论证了渭河下游的淤积上延范围；并进一步根据溯源淤积和沿程淤积的淤积机理，通过对渭河下游淤积特性进行分析得出，在三门峡水库控制运用以前，渭河下游泥沙淤积上延乃是潼关高程抬升所致；在三门峡水库控制运用以后，渭河下游泥沙淤积上延乃是溯源淤积和沿程淤积所为。     

引硫济金枢纽工程引水防沙及下游消能防冲模型试验的研究

通过模型试验，对甘肃省金昌市引硫济金枢纽工程的泄洪冲沙闸和溢流坝下游消能防冲效果，引水防沙效果及引水隧洞进口段水流流态进行了试验和研究。并以此为依据，为设计部门提供了合理的意见和建议；在此基础上，通过对枢纽工程运作后期进水闸水流，泥沙的运动特性进行分析和研究，运用“分离流区，束水攻沙”的原理解决了引硫济金枢纽工程的引水防沙问题。     

床面均匀沙拖曳力及上举力系数的确定

床面泥沙颗粒由于其相对暴露度及外形的不同,即使在同样水流条件下,颗粒附近的水流结构也不相同,进而影响到颗粒的受力不同,主要表现在颗粒拖曳力系数和上举力系数的不同。在白玉川提出的双向相对暴露度概念及拖曳力系数、上举力系数与纵向相对暴露度之间关系的基础上,分析发现,拖曳力系数介于1.00~1.22区间的概率大于92%,平均值为1.11;拖曳力系数与上举力系数比值平均值随沙粒雷诺数变化而变化,但在颗粒雷诺数大于25 000时,拖曳力系数与上举力系数比值平均值趋于常数1.28。将拖曳力系数和上举力系数引用到泥沙起动底流速公式中,得到了散粒体泥沙起动流速公式。实测资料验证表明,起动流速公式与实则资料吻合良好,间接地验证了提出的推移力系数值及上举力系数值是正确的。     

输沙率公式对桥墩局部冲刷数值模拟影响研究

基于Melville桥墩局部冲刷试验模型,采用FLOW-3D软件,利用大涡模拟方法模拟了桥墩绕流局部冲刷过程,通过分析冲刷坑形态、深度的变化过程,评价了Meyer-Peter和Van Rijn推移质输沙率公式在桥墩绕流局部冲刷模拟中的适用性,并结合两输沙率公式结构分析了模拟结果存在差异的原因。结果表明：大涡模拟方法能够有效模拟桥墩绕流的复杂流态,采用Meyer-Peter推移质输沙率公式的局部冲刷模拟结果较好,预测的冲刷坑形态更接近试验观测结果;当时间为30 min时,最大冲刷深度与试验观测结果相对误差为2.3%。采用Van Rijn推移质输沙率公式的预测结果相对较差,最大冲刷深度与试验观测结果相对误差为15.5%。     

球体泥沙暴露度分布规律及其应用

将泥沙颗粒简化为三维球体,通过理论分析计算,得到了泥沙自然堆积状态下的相对暴露度Δ'的取值范围为[0.091 8,0.5],暴露角θ的取值范围为[35.26°,90°]。在滚动起动模式条件下,将三维泥沙暴露度计算结果应用到泥沙起动流速的研究中,引入泥沙起动概率及中动起动标准,得到了相应起动标准的起动流速公式。通过河流实测流速资料及水槽试验资料验证表明,本文公式与实测数据符合较好,计算精度较高,可应用于计算实际河道中泥沙起动流速。     

基于泥沙状态概率的推移质输沙率公式

在Einstein床沙和推移质泥沙交换分析的基础上,考虑泥沙起悬对泥沙交换过程的影响,改进前人对泥沙交换现象的处理方法,得到了新的泥沙状态概率计算式;基于床面泥沙相对暴露度概念,计入床面泥沙随机分布特性,采用滚动模型,得到了泥沙起动概率;比对分析各家推移质泥沙运动速度公式,选择了更为合理的推移质运动速度计算方法,得到了新的无黏性均匀推移质泥沙输沙率公式。实测资料验证表明,该公式不仅与Meyer-Peter的实验资料符合良好,且对于低强度输沙情况,也具有较高的计算精度。     

平底突扩断面水跃共轭水深分析计算

基于平底突扩水跃形成机制,认为突扩断面回流区平均水深取决于突扩断面上游渠道的能量水头及断面突扩比等。假定突扩断面回流区平均水深等于突扩断面上游渠道能量水头乘以修正系数,通过实测资料分析,建立了修正系数与上游渠道弗劳德数以及断面突扩比的关系式,并将突扩断面回流区平均水深代入平底突扩水跃共轭水深一般方程,得到了跃后水深计算公式。经实测资料验证,本文跃后水深计算公式计算结果与实测资料符合良好,误差较小。