水库粘性淤积物泄空冲刷的模型试验研究

本文提出了一种用原型粘性淤积物作为模型沙模拟水库泄空冲刷过程的模型试验方法.粘性淤积物的抗冲能力主要决定于其粘结力,而粘结力随淤积物干容重的增大而迅速增大.调整粘性淤积物的干容重,可使模型的冲刷过程与原型相似.试验中发现,粘性淤积物的排出主要发生在泥流和溯源冲刷过程中.淤积物干容重愈大,粘土矿物颗粒含量愈高,冲刷出库的泥沙就愈少,溯源冲刷形成的纵坡也愈陡.文中还对泄空冲刷试验中观察到的一些现象作了详细描述和讨论.     

用冲水毕托管系统量测高含沙水流的流速分布

高含沙水流的流速分布是较难量测的,特别是在压力管道输沙中更为困难。成都科技大学曾研制了一种超声多普勒流速仪来量测含沙水流的流速分布。我们用一个淹没小孔出流装置(图2)进行过率定。出流小孔直径4cm,仪器探头置于小孔出口2cm处的中央。率定箱内紊动强烈,下部泥沙基本均匀悬浮。率定结果表明,对于细颗粒(试验中用d-0.0045mm的花园口淤泥)泥浆,仪器读数(多普勒频)和实际流速的关系     

山区河流阶梯-深潭的发育及其稳定河床的作用

山区河流的河床经常呈现阶梯-深潭地貌。本文对阶梯-深潭的发育机理进行了实验研究，发现阶梯-深潭系统的发育是冲积河道适应水流条件在垂向进行自动调整的结果。对河床床面结构随水流强度改变而变化的研究证明阶梯-深潭增大水流阻力，使不同粒径的床沙承受不同的剪切力，因而对稳定河床有着显著的作用。文章还根据对水流剪切力和泥沙起动拖曳力的对比验证了这种稳定性。     

模型沙物理特性的试验研究及相似分析

在前人工作的基础上,通过试验、对比的方法.本文较为系统地研究了模型沙的物理特性及其相似性.模型沙浑水产生屈服应力时的临界体积含沙浓度比天然沙大,在模拟高含沙水流时粘滞性的相似性是不容忽视的;模型沙的坍落高度受暴露时间、粒径、粘结力等因素的影响而有很大的差异,其相似性主要影响模型试验的边滩冲刷坍塌及其过程;模型沙的水下休止角一般受粒径的变化出现两个特征值(最大值和最小值),细沙(泥)的水下休止角与容重存在一定的函数关系,模型沙水下休止角的相似性主要影响边滩冲淤及河床微地形;模型沙的起动流速可以用沙莫夫公式描述;模型沙的冲刷率的相似性对模型试验的冲淤量有较大的影响,采用不同模型沙模拟同一河流的不同试验,在冲淤量上将会有较大的差别.     

黄河干流沿程水沙变化及其影响因素分析

采用"中国河流泥沙公报"数据,结合流域内长系列年降水量资料,探讨黄河干流沿程水沙的历史变化情况。通过对17个雨量站长系列降水量资料的分析,认为气候不是黄河径流量变化的主要影响因素;黄河年径流量沿程降低,而且愈往下游降低的幅度愈大,这主要是引水量增加和水土保持措施引起的;中下游沙量明显降低,降低的幅度沿程增加,这主要是水土保持、水利枢纽建设及其对水沙量的调节、上游引水和气候变化等因素综合作用的结果,其中水利枢纽工程的兴建和水库运行方式的改变引起了沙量的突变。分析还表明,黄河利津站年水沙量自20世纪50年代的474亿m3和14亿t大幅度减少至2000年以来6年的平均值132亿m3和1.5亿t,给黄河口的演变带来很大的影响,值得深入研究。     

阶梯-深潭系统消能研究综述

针对山区河流中自然形成的阶梯-深潭系统消能研究相对滞后的现状,归纳总结阶梯-深潭系统及台阶式溢洪道已有消能研究成果,从总流能量守恒方程出发,分析阶梯-深潭系统消能机理及消能率影响因素。认为台阶式溢洪道与阶梯-深潭系统的消能方式具有相似性和可比性。研究表明,在不同流量情况下,阶梯-深潭系统消能方式有显著区别,消能率存在较大差异;阶梯-深潭系统消能率的影响因素有坡降、糙率、粒径、阶梯高度和上游来流量,其中阶梯高度、坡降、糙率和粒径与消能率成正比,上游来流量与消能率成反比。认为阶梯-深潭系统消能的进一步研究需要结合大量野外调查数据,研究阶梯-深潭系统的几何特征,测量阶梯-深潭系统流场,进而得到水流能量的传递和耗散规律。     

山区河流推移质运动的野外试验研究

山区河流推移质运动与河床结构发育程度之间紧密联系,认识这种联系有助于揭示山区河流的推移质输沙规律。通过专门设计制作的推移质运动观测-视频采集系统和河床结构发育程度测量装置,对河床结构发育良好、部分发育及无河床结构(平整床面)三种典型床面条件的山区河流推移质颗粒运动进行了观测分析,并初步研究了推移质运动和河床结构发育程度的制约关系。试验发现,河床结构发育良好时,推移质输沙率很低,推移质输沙主要通过跃移运动实现;河床结构部分发育时,颗粒跃移强度上升,并逐渐有颗粒突破结构束缚,在床面滚动(间或滑动);无河床结构条件下,滚动(间或滑动)和跃移输沙均为推移质输沙的重要方式;如果水沙浓度达到一定值,可能发生层移质运动,滚动(滑动)输沙超越跃移输沙成为推移质输沙的主要方式。宏观上看,山区河流推移质输沙和河床结构发育程度之间相互制约。对同一河段,当水流功率不变时,推移质输沙率和河床结构发育程度之间在对数坐标下基本呈线性负相关关系。     

典型山区小流域河床结构分布研究

本文选取了长江上游支流吊噶河作为典型小流域,通过详尽的实地现场考察,对吊噶河流域中河床结构的发育分布规律及其影响进行了统计分析。结果表明,河床演变过程中水流与河床结构相互适应与调整,不断趋向于平衡状态。河床结构越强的河段,消耗水流能量越大,从而接近平衡时能维持的坡降也往往越大。如果河段中坡降过大而河床结构没有充分发育,则河段因此处于不平衡状态,床面将受到冲刷。历史上经历剧烈下切作用的河段如V型深沟段,常常因发育较强的河床结构,维持住了高坡降,从而形成山区河流纵剖面上常见的台阶状突起。     

两相泥石流的非恒定特性研究

按照运动机理和泥沙粒径组成的不同,泥石流可分为一相泥石流和两相泥石流。两相泥石流是水和泥沙混合液体与石块构成的固体之间有明显的相对运动的泥石流。两相泥石流在山区沟谷中分布更为广泛,本文针对两相泥石流的非恒定运动过程展开实验研究。实验发现两相泥石流的运动过程具有明显的间歇特征,龙头的运动和停滞呈现间歇式分布。泥石流在停滞过程中,水流或泥沙悬浮液携带石块在前部堆积使得龙头高度和坡度逐渐增大,当坡度达到临界值时,泥石流向下游运移,龙头高度和坡度进而减小,当龙头坡度减小到一定值时,泥石流进入下一个停滞阶段,等待上游泥沙的补给和能量的聚集。两相泥石流龙头后部水流断面平均速度>颗粒断面平均速度>龙头速度,水流速度是颗粒速度的2～3倍,水流通过颗粒不断的将能量传递给龙头用来克服龙头相对较大的阻力。本文通过两相泥石流的实验,研究了间歇流动的形成发展过程,通过分析建立了相应的的力学模型。