分汊型河道潜洲阻力特性的试验研究

利用含潜洲结构的分汊河道模型,对潜洲阻力特性进行了试验研究.结果表明:①对于断面形状固定的河道,其糙率系数并不为常数,而是随均匀流水深、流量、断面平均流速以及雷诺数等水力要素的变化而变化;②对于不同床面布置的河道,其糙率系数也不为常数,而是随床面布置的变化而改变.     

基于SPH方法的自由水面溢流过程开边界数值模拟

SPH方法是近年发展起来的流体数值模拟的一种新方法.目前,SPH方法流体模拟主要是经典的激波、Poiseuille流、Couette流、腔内剪切流及像溃坝一样的自由表面流动.均属于初始给定所有粒子的闭边界数值模拟.该文依据SPH方法,采用周期运动边界,实现了溢流坝自由表面流开边界数值模拟.计算水面线与物模实测结果吻合较好.     

基于等效粒径概念的非均匀沙起动条件研究

摘要：分析表明运用等效粒径概念进行非均匀沙起动临界条件计算是很简便的。基于Parker提出的非均匀沙起动两种极限状况，提出了一个简单的等效粒径表达式。通过取不同的荫蔽参数，该等效粒径表达式可近似表达八家有代表性的非均匀沙起动公式的荫蔽暴露作用，这表明由于床沙特性和粗化程度的不同，荫蔽参数本应是不同的。用韩其为整理的长江寸滩站卵石起动资料，回归得到寸滩站卵石起动计算公式。该公式形式简单,运用于王兴奎整理的范围更宽的寸滩站资料时，表现良好。为长江寸滩站合理选用卵石起动条件提供了依据。     

复式河道的桥壅水计算

本文应用复式河道的桥梁壅水实验资料对拱桥法进行了验证,发现拱桥法计算值往往过高.提出了可用于复式河道的边滩等价河宽的概念和计算方法,并与实测资料进行了对比.     

粗细泥沙挟沙能力研究

文中导出了均匀沙、非均匀粗细泥沙平衡和不平衡状态下的挟沙能力公式，反映出含沙量、来沙量、级配和粘性对挟沙能力的影响。     

希尔兹曲线统一表达式及其在唐家山堰塞湖下游河道冲刷防治中的应用

在研究地震堰塞湖泄洪导致的下游河道冲刷问题时,所涉及的一个最基本的问题就是泥沙颗粒起动的问题.在泥沙起动切应力的研究中,希尔兹曲线无疑是一个经典并且已经被水利工作者广泛使用.但是由于希尔兹关系曲线中,纵、横坐标都包含摩阻流速,因而实际应用中会很不方便.主要是要建立一个希尔兹曲线的确切表达式,以便解决希尔兹曲线使用困难的问题.表达式是通过一个经验公式的形式给出的,公式首先要求足连续函数,在大小沙粒雷诺数情况下其能自动简化为传统公式,且在整个沙粒雷诺数变化范围内其能够与实验数据吻合,作者模型与其它已存模型比较结果显示作者模型具有最好的精度.最后将作者模型应用于唐家山堰塞湖下游河道冲刷防治中.     

全动床复式河槽水流阻力特性的试验研究

当水流漫滩后,由于滩槽间存在着强烈的动量交换,复式河槽在过流能力、泥沙输移、流速分布等许多方面不同于单一河道。通过水槽试验,探讨了清水作用下,由非均匀沙构筑而成的全动床复式河槽完全粗化后的水流阻力变化特性,包括水流能量损失、曼宁系数、谢才系数与达西-韦斯巴赫阻力系数等沿程变化。试验结果表明,对于清水作用下的全动床河道很难获得均匀流。断面平均流速沿程变化,单位重量水体经过单位长度而损失的能量将沿程改变。对于该类河道,在给定的水流条件下,阻力系数不再保持为常数,而是沿程变化的。这些特性表明全动床复式水槽水流阻力远比定床的复杂,要准确预测该类河道的过流能力及泥沙输移能力远比定床的困难。     

植被作用下的弯曲复式河槽漫滩水流2维解析解

研究植被作用下的弯曲复式河槽流速分布对于确定其过流能力、泥沙输移、河床变形、滩岸保护有着十分重要的作用。作者研究了有植被的弯曲复式河槽中的垂线平均流速横向分布问题,在动量方程中加入滩地植被引起的拖曳力项,并考虑弯曲主槽和二次流的影响,采用3种不同的紊流扩散项积分方法,得到了3种计算模型。运用英国FCF弯曲复式河槽试验资料对模型进行验证,结果表明,在不同区域选取合适的二次流系数K比仅考虑主槽中的K值能更好地预测流速分布;滩地种植植物后,主槽中的K值明显增大;3种模型的预测结果在滩地上基本相同,主要差别出现在主槽区和掺混区。通过比较分析不同模型的计算误差,得到了计算结果最优的模型。     

山区河道溃坝水流数值模拟

为了研究溃坝水流在山区河道中的传播,采用SPH方法来求解2维浅水方程,建立了溃坝水流数值模型.SPH方法由于是拉格朗日法,在处理对流主导的问题具有很好的稳定性与精度,且是无网格方法,无需划分网格和判定干湿网格,很好地解决了山区河道溃坝水流流速急,水位变幅大,动边界变化频繁,计算区域难确定等问题.采用该模型模拟了山区河道的溃坝水流,初步再现了溃坝水流的流动过程,分析表明模拟结果是合理的,因而采用SPH方法对溃坝水流进行模拟是可行的.     

山区流域坡面汇流时间参数优化试验研究

山区流域坡体陡峻、植被覆盖变化大,暴雨作用下的洪水响应过程复杂,坡面汇流时间是洪水过程模拟的关键参数。目前应用最为广泛的坡面汇流时间公式,以坡面长度L、糙率n、有效降雨强度i及坡度S的恒定指数形式表征其对汇流时间T的变化,公式形式为:T=L~(0.6)n~(0.6)i~(-0.4)S~(-0.3)。降雨强度对汇流时间的影响,以降雨强度的恒定指数-0.4来表征其对汇流时间变化,而较少反映坡度与植被覆盖度的影响。本研究基于不同坡度、不同植被覆盖度条件下坡面汇流的系列试验,结合专业的数据统计软件,对相关数据进行分类处理,深入分析了坡面汇流时间参数的变化规律。研究结果表明:无植被情况,不同坡度对雨强指数存在一定影响,在45°及30°坡面上,雨强对坡面汇流时间影响的雨强指数拟合值约为-0.40,这与常用的研究成果基本吻合,在15°及5°坡面上,雨强指数拟合值分别为-0.30及-0.25,比常用雨强指数值略微偏大;有植被覆盖情况,不同植被覆盖度对雨强指数的影响十分明显,45°、30°及15°坡面,植被覆盖度50%以上时其雨强指数拟合值平均为-0.63,明显小于常用雨强指数-0.4,20%覆盖度情况下,雨强指数均值约为-0.37,与常用雨强指数-0.4接近,5°坡面不同植被覆盖度对雨强指数影响不大,雨强指数基本在-0.25～-0.30之间。