沙纹形态特征与水流强度的关系研究

为了研究沙纹形成的本质原因，通过室内水槽实验的研究方式，重点研究了沙纹的二维几何特征形态与水流强度的关系。通过实验分析以及数值拟合，得到在一定水流和沙粒粒径的条件下，存在一个优势沙纹的分布区间，且沙纹的波高、波长也与水流强度存在一定的关系。研究认为，无量纲化后的波高、波长值与水流强度Fr无直接的函数关系，而与Re*存在指数关系。     

推移质颗粒平均运动特性的试验研究

采用三维粒子示踪测速技术，通过分别变化示踪粒子的粒径、比重以及水力比降等条件，观测了10种不同水沙条件下推移质颗粒的三维运动，对推移质颗粒的平均运动规律进行了统计分析。研究结果表明，推移质颗粒的纵向速度既不是Einstein假定的11.6u，也不是Bagnold假定的比清水流速小一个ω值。在分析坡降、粒径和比重对推移质平均纵向速度影响的基础上，根据Bagnold和Einstein两种表述方法以及实测资料分别得出推移质纵向平均速度的两个表达式。     

鄱阳湖都昌水位站50年水位特征变化分析

根据鄱阳湖湖区都昌水位站1964-2014年逐日平均水位资料,对比分析了2003-2014与1964-2002年水位变化特征。研究结果表明:年平均最低水位由上升显著趋势变为下降显著趋势,多年平均最低水位出现时间提前了11 d,多年平均最高水位出现时间推迟了13 d;最高水位、最低水位、多年平均水位、年最高平均水位、年最低平均水位均呈现不同程度的下降;退水过程的起末水位变化不大,退水过程历时缩短25 d左右,速率加快。     

甬江河口细颗粒泥沙起动流速研究

通过收集的甬江河口洪枯季细颗粒泥沙运动实测资料,基于垂线平均含沙量突变处对应的垂线平均流速作为该时刻泥沙起动流速的概念,统计获得不同水沙条件下的细颗粒泥沙起动流速数据;比较经典细颗粒泥沙起动流速公式对甬江河口泥沙的适用性,发现张瑞瑾、沙玉清、窦国仁经典公式的计算结果偏大,唐存本、张红武公式的计算结果偏小,窦国仁公式的计算精度最高。通过分析各公式出现误差的原因,引入泥沙水下容重对黏结力影响的修正项,对窦国仁公式进行修正,收集与甬江河口泥沙粒径范围接近的系列水深变化范围内包括粉沙质和淤泥质的细颗粒泥沙起动流速资料对修正公式进行验证,最终拟合得到可适用于大、小水深下的黏性细颗粒泥沙起动流速公式。     

大型物理模型无线网络设计及其数据错误率研究

通过实验测试研究了常规无线网络中数据错误率与网络节点数量、节点巡测时间之间关系。结果表明,数据错误率随节点数量增大相应增加,随巡测时间增大相应减小;为保证95%以上的数据准确率,常规无线网络节点数量应小于10、节点巡测时间大于500 ms。上述成果表明,常规无线网络无法满足大型物理模型数百个测点数据传输需求。为此,提出了一种改进型无线网络,即将常规无线网络单级结构改为主从结构,实行数据分级传输,从网络负责收集对应节点数据,再汇总至主网络,从而降低主网络交互频率及其数据错误率。应用该新型结构后,理论分析100个节点数据传输仅需10个从网络即可保证数据准确率达到95%以上。     

沙纹床面涡量特性实验研究

沙纹的形成与水流流态密切相关,但对于其相互关系至今尚无确定的结论。采用PIV（Particle Image Velocimetry）测量设备对沙纹床面水流特性及涡量特性进行了实验研究。通过对平床与沙纹床面涡量场的比较,得到了沙纹床面的涡量分布区域。结果表明,涡量较大值主要集中在沙纹的背水坡面与迎水坡带,之外区域涡量值约为零。结论对研究沙纹的形成有积极意义。      

不同整治工程条件下赣江尾闾河网水流特性试验研究

赣江尾闾为冲积性多级分汊型河道,分为西河、东河。西河在裘家洲头,分西支和北支;东河在杨子洲头,分中支和南支。近年来人类各类活动使得赣江尾闾水文情势发生根本变化,对下游水资源利用、水生态环境等带来一系列影响。为了研究赣江尾闾综合整治工程对河段水流特性的影响,采用物理模型试验,重点分析了赣江尾闾河道在不同整治方案下的洪水位、分流比、流速分布等对河网河势的影响。试验结果表明:赣江尾闾北支控堵整治方案对各支沿程洪水位、分流比、流速分布影响较大;而南支疏浚、四支建闸的影响较小,南支疏浚后对工程河段内流速分布的影响主要在于主流线向左岸偏移,而对断面最大流速的影响较小。试验成果对优化整治工程方案具有重要参考作用。     

信江中下游近60年水沙分配变化特征

针对信江流域水利工程建设以及大规模水土保持工作、河道采砂等人类活动不断增加的现状,为了更好地了解人类活动对信江水沙输移特性的影响,确保对水沙资源的合理开发与利用,基于信江梅港站近60年径流量输沙量实测资料,采用数理统计和Mann-Kendall秩次相关检验法对信江水沙分配变化特征进行分析,探讨人类活动对水沙输移特性的影响。结果表明:梅港站各年代径流量、输沙量年内分配基本呈明显的"单峰型"分布,在6月到达峰值;水沙关系呈现出"大水多沙,小水少沙"的态势,泥沙主要集中在主汛期,月最大输沙量与洪水相对应;汛期与非汛期径流量呈上升趋势、输沙量呈下降趋势,且输沙量下降趋势显著;汛期径流量、输沙量波动较大,明显大于非汛期径流量、输沙量波动幅度;历史上信江流域水沙相关性较稳定,但随着经济社会的发展,大规模水土保持、水利工程建设及河道采砂等人类活动不断增加,对水沙关系造成明显影响。     

信江八字嘴枢纽坝下冲刷计算研究

针对枢纽下游河床冲刷这一水利航运界普遍关注的工程问题,为确保信江八字嘴航电枢纽工程的安全及下游通航条件,基于信江水文基本特性、河床演变特性分析,建立平面二维水沙数学模型,对八字嘴枢纽建成运行后可能引起的坝下冲刷进行了计算研究。结果表明:工程河段地处鄱阳湖影响范围,天然情况下洲滩小幅淤长,河道演变较为稳定,但近年来部分区域频繁的采砂活动造成局部河床显著下切,需要引起高度重视;经过10个水文年冲淤调整后,西大河坝下5 km范围内因大规模采砂作用河床深凹、水深较大,故冲刷幅度相对不大;坝下5～10 km范围冲刷较为明显,冲刷部位主要在河槽,平均冲刷深度约为0. 29～0. 93 m,边滩部分变化很小;东大河由于下游双港枢纽的抬水作用,坝下冲刷幅度整体较小。总体来看,八字嘴枢纽坝下河床冲淤变化的幅度随时间逐渐减小,河道河势基本保持稳定。