黄河下游第二造床流量研究——“黄河下游调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之四

首先分析了水流塑造横剖面的机理,指出冲积河道洪水期间的冲刷是塑造横剖面的关键因素,并用长江荆江段观音寺水文站与监利水文站洪水期横断面变化资料予以说明,进而提出了第二造床流量的概念,即塑造河道横剖面的代表流量.利用两种挟沙能力公式,分别计算了黄河下游4个水文站历年的第二造床流量,两者结果差别很小.平滩流量是第二造床流量的滞后表现,在径流量处于减少的趋势下,平滩流量滞后于第二造床流量,故后者要小于前者.资料分析表明:最大5 d平均流量与第二造床流量关系密切,后者主要取决于洪峰,5～10 d调水调沙期间的平均流量就是第二造床流量.平滩流量与第二造床流量的差别,往往通过冲淤来表现;由第二造床流量和冲淤量推算的平滩流量与实际平滩流量也很相近.     

对调水调沙理解的几个误区和有关质疑的讨论——"黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力"之十

由于黄河输沙和变形复杂，加之调水调沙和清水冲刷改变了原来河道的一些规律，从而使调水调沙一些深刻的机理难以被理解，因此出现了一些不同的看法，这是完全正常的。但是有不少看法，是认识上的误区。对这些误区进行了讨论，力求透过现象揭示本质：对第一个误区“小浪底水库造成下游河道冲刷基本是清水下泄作用，与三门峡水库初期运用并无差别”，指出从冲刷总量、冲淤部位、利津含沙量、洪水位降低、滩槽冲淤差别分析，小浪底运用结果均较三门峡为优，显现出调水调沙的效果；对第二个误区“小浪底水库初期运用坝前水位超高太多，对水库淤积与下游河道冲刷均有不利影响”，指出在以人为本的要求下，尽可能不淹滩地，是小浪底水库调整运用方式的根本原因；对第三个误区“调水调沙作用很小，冲刷2．764亿t，只占总冲刷的20．9％”，从泥沙搬家的角度分析了调水调沙的冲刷量是可以增值的，从主槽冲刷、洪水位降低以及平滩流量加大等进行了分析，认为调水调沙的作用远不止冲刷总量的20．9％。     

50 年来泥沙研究所主要研究进展

50年来,泥沙研究所几代科技人员勤奋工作,兢兢业业,对我国工程泥沙问题进行了大量针对性的研究,为一些重大工程提供了技术支撑。在三门峡、小浪底和三峡水库上下游的泥沙问题解决,黄河和长江等河道演变研究和治理、黄河口演变和治理等,无不包含着我所职工的心血。不少科研人员,在所里组织和个人自觉开展相结合的形式下,不间断地开展泥沙运动基本理论研究,经过一批研究人员的艰辛努力,研究成果颇为丰硕,如浑水异重流、泥沙运动随机理论、非均匀悬移质不平衡输沙、高含沙水流、水库淤积及河床演变等理论成果,其中一些达到了国际先进甚至领先水平,为将我院提升为国际一流科研机构做出了重要贡献。     

小浪底水库初期运用及黄河调水调沙研究

论述了小浪底水库初期运用阶段,水库淤积与调水调沙的若干问题.首先指出了水库拦粗排细的原则是有根据的,并以定量的关系予以表达.但是拦粗排细是有条件的,而且受到一些因素的制约.其次,从理论上和实际资料上证实了水库淤积百分数与下游河道排沙比有密切的关系,对于一个具体水库,这个关系几乎是单值的.它可以将水库排沙比与下游河道冲刷及减淤直接联系起来,并且有相当可靠性.接着,论证了调水调沙的重大效果,它对改善下游河道势在必行的意义.与此相关,专门论述了黄河下游造床流量的表达式,及第二造床流量与平滩流量的关系.同时指出,近期继续增加造床流量的可能性及条件.最后,讨论了小浪底水库初期运行的实际调度与规划的差别,以及调整的必要性.     

水库下游河床粗化计算模型

根据泥沙起动及河床粗化理论公式，建立了水库下游河床粗化数学模型，以研究水库下游河道极限冲刷深度及粗化层级配，该模型计算简捷方便，通过实例计算结果分析，与一维数模计算成果比较及实际资料验证等级结果表明，该模型计算结果合理，可靠，对研究水库下游局部河段冲刷，具有重要意义。     

基于固液两相流模型的泥石流流速垂向分布研究

泥石流流速的垂向分布是泥石流运动理论中的核心问题之一。以固液两相流模型为基础,分析了泥石流中两相速度相等与不等条件下的本构关系和泥石流流速垂向分布的计算方法;在二维恒定均匀流的条件下,考虑两相之间的相互作用,推导层流和紊流流态下泥石流中液相和固相速度的垂向分布公式,并采用不饱和水石流的试验数据进行了验证。结果表明:泥石流两相之间的速度差异是描述两相之间相互作用的根本所在;泥石流固相浓度与本构关系中的模化参数均有关联,是流速垂向分布计算中的重要参量;基于两相流模型的泥石流流速垂向分布公式比现有公式更具普遍意义,且其计算结果能与试验数据较好吻合。     

黄河下游造床流量的变化及其对河槽的影响

本文通过计算黄河下游的第一造床流量和第二造床流量，分析了黄河下游河槽的萎缩过程。第一造床流量与年水沙量的关系分析表明，黄河下游的深槽平浅滩流量700～1000m3/s是相对稳定的，恒定流的平衡输沙能力约为18～21kg/m3。通过小浪底水库拦粗排细年平均拦沙约3亿t，并在汛期强化调水调沙运用，基本可以控制黄河下游河槽的淤积萎缩。第二造床流量和平滩流量的关系分析表明黄河下游恢复和维持平滩流量约4000m3/s的中水河槽是比较合理的。根据小浪底水库调水调沙运用状况，提出了恢复和维持黄河下游稳定中水河槽的措施，并探讨了强化小浪底水库调水调沙运用的方案。     

论长江中游防洪的几个问题

江湖关系变化是长江中游新的洪水形势出现的基础，对长江中游(荆江及城陵矶至武汉河段)除径流引起洪水外，江湖关系变化，特别是江湖流量分配的改变，使某些河段和地区的洪水形势发生很大、而且系统的变化。论证期间采用的三峡入库泥沙数据已明显偏大，溪洛渡等水库建成后能缓解三峡水库淤积，来沙量减少能使三峡水库尽快正常运用。三峡水库的另一防洪效益与城陵矶补偿，在论证和初设阶段，三峡水库调洪只研究了枝城补偿，即主要是针对荆江的防洪，兼顾城陵矶补偿未作深入研究。三峡水库适当兼顾城陵矶补偿是需要的，偶尔短时间的蓄水对三峡水库淤积影响不大，从长江中游防洪看，松滋口和藕池口两口建闸是值得研究的问题。     

推移质中的几个理论问题研究

研究推移质中泥沙起动的起动标准、颗粒在床面位置、细颗粒的成因起动等问题,非均匀沙输沙率规律中的研究内容、目前研究的三个方面、推移质不平衡输沙问题,卵石推移质移动速度问题,推悬比对推移质淤积的影响,悬移质向推移质的转化,卵石河床上沙质推移质估计以及沙质河床推移质估计等七个理论问题.     

断面内不同湿周上糙率迭加方法的讨论

一、问题提出 迭加断面内不同湿周上糙率的方法,是河渠水力学方面的一个老问题,曾有过一些研究,提出过一些方法。其中主要的有三类:巴甫洛夫斯基(1931年)、姜国干(1937年)等提出的 n~2P=n_1~2P_1 n_2~2P_2; (1)豪登(1933年)、H.A.艾因斯坦(1942年)等提出的 n~(3/2)P=n_1~(3/2)P_1 n_2~(3/2)P_2;(2)以及张书农、唐存本按最小耗能原理提出的方法。上述两式中n为糙率,P为湿周,脚标1、2表示附着于床面流动与附着于边壁流动的编号,不加脚标者表示全断面的值。