泥沙输移矢量式及其应用

本文基于Parker等人泥沙输移矢量式的分析和研究，增加了上举力的作用，并考虑了泥沙颗粒受力非平衡条件，采用牛顿力学的矢量分析法，推导了泥沙输移的通用矢量式。经对公式简化，且用Ikeda和笔者试验资料的验证，证明计算值与试验值吻合较好。     

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.     

山区河流浅水条件下漂石对河床响应与泥沙补给影响的试验研究

受暴雨洪水与滑坡、泥石流灾害的影响,山区河流床沙多为宽级配卵砾石泥沙,甚至出现较多的漂石,从而影响近底水流结构与推移质输移特性。基于野外漂石河流的调查,通过概化试验,探讨了漂石颗粒对河床冲淤的影响;对比分析了不同水沙条件下漂石对推移质输沙率过程的影响;根据床面粗化程度与漂石状态相异的两种类型对比试验,探讨了漂石对不同水沙条件下推移质输沙率的影响程度。初步表明：随着漂石颗粒相对暴露度（D/h,漂石等效粒径与平均水深之比）的减少,漂石对其尾部区域水流的混掺越加突出,从而对河床的冲刷能力变大;根据本试验采用的水沙参数,漂石对推移质输沙率的扩大效应为几倍至十几倍。     

明渠交汇区水位变化特性试验研究

交汇河流在自然界中普遍存在,水流相互作用突出,水位流量关系变化复杂。本文基于物理模型试验探讨了天然河流交汇区水位变化特性,分析了不同干支流来水条件下的水位沿程变化、交汇区典型断面水位流量关系、交汇区泥沙起动流速变化等特性。结果表明,交汇区水位变化的强弱与干支流流量等密切相关,交汇区泥沙起动流速随里程变化与单一河道有明显差异。     

不同水沙条件下弯道河床冲淤与漫滩洪水特性研究

我国西南山区山洪灾害频发,严重威胁山区社会发展和人民生命财产安全。由于地形限制,山区常见弯曲河道,而弯曲段时常发生山洪灾害。以往弯曲河道水沙运动及河床演变的研究成果难以有效识别弯曲河道漫滩洪水下凹岸易灾区域范围。基于四川省芦山县王家村弯曲河道漫滩洪水灾害的现场观测,本文设计了弯曲水槽模型,测量了不同水沙条件下弯道水面超高、河床地形、凹岸水位和滩槽纵向流速,探讨了漫滩洪水的致灾机制,识别了漫滩洪水下弯曲河道易灾区范围。结果表明,上游流量是弯道漫滩洪水致灾的关键因素,而上游泥沙补给是次要因素。弯道水面超高随泥沙补给增加而增大,经对比计算,兰运长等的率定参数能较好预测河床冲淤稳定的弯道水面超高。水流不漫滩时,泥沙补给仅造成弯道凸岸轻微淤积,对弯道凹岸水位提升的影响很小。洪水漫滩后,上游流量增大造成凹岸水位和滩地流速显著增加。随着泥沙补给不断增大,弯曲主河道河床整体淤积,但淤积对水位和滩地流速的影响较小。30-60°断面区域是90°弯曲河道的易灾区范围,这是因为该区域内的滩地流速大于主河道流速和上游来流流速,滩地最大流速出现在弯道50°断面,其值可达上游来流流速的1.3倍。从水动力学角度分析,洪水漫滩时,滩地流速显著增大是王家村弯曲河段弯顶附近滩地成灾的原因。     

山洪携带泥沙引发的山区大比降河流水深变化规律研究

山洪常常携带大量泥沙进入山区河道,运动的泥沙从水流中吸收能量,增大了水流阻力从而使水位额外升高.本文通过大比降水槽试验模拟该现象,试验结果表明泥沙进入河流后因颗粒间的碰撞、运动吸收能量导致阻力增大,水深增加;水深受携带泥沙粒径、输沙率、床面形态、底坡与水流的影响.最后分析以上的各因素对水流阻力的变化规律,推导出泥沙进入河道情况下山区大比降河流水深的变化,建立起水流挟沙后水深变化的经验表达式.     

坡面非均匀沙起动规律研究

文章根据细颗粒泥沙起动特点 ,在坡面泥沙受力分析中 ,考虑了粘着力的作用 ,采用目前国内普遍使用的暴露度概念来反映非均匀沙的荫暴作用 ,将统计方法得到的暴露度引用到泥沙的起动公式中。采用滚动模式建立了坡面粘性非均匀泥沙的起动公式 ,并用试验资料进行了验证。通过试验资料验证的结果表明 ,在坡面粘性泥沙的起动中 ,考虑暴露度和粘性是合理的。     

水库冲刷漏斗试验研究

探讨了特定河道条件(近坝段地形狭窄)下的水库冲刷漏斗形态问题。通过对宝石水库冲刷漏斗的试验分析认为，在边界条件限制下，冲刷漏斗将呈现二维结构，淤积三角洲基本向坝前平行推进。随水库运行排沙水位的抬高，水库淤积增多，三角洲洲面高程增大，但底孔冲刷漏斗形态、位置基本不变，同流量下淤积上升过程形成的淤积体高程较水位回降时形成的淤积体高程低。相同排沙水位情况下，出库流量越大，淤积高程越低。通过与其它水库冲刷漏斗试验及原型观测资料的比较，确定了宝石电站水库冲刷漏斗纵坡等形态参数，得出了一些对多沙河流水库调度有一定参考价值的普遍性结论。     

卵石河流库区推移质运动数学模型

本文结合都江堰枢纽改建工程动床模型实验,进行都江堰枢纽卵石推移质冲淤变形数学模拟的研究。都江堰河段冲淤变形,主要由卵石推移质引起,故冲淤变形计算只计入卵石推移质的影响。文中根据都江堰卵石推移质输移特点,探讨了顺直河段及弯道河段各自的冲淤横向分布,卵石推移带宽、卵石推移质部份可动特点对输沙的影响。模拟计算结果与模型实测结果吻合较好。