泥石流模型试验相似律分析

泥石流模型试验研究是泥石流运动特性及其工程应用的一种重要方法，由于其试验相似比尺条件研究较少，目前还没有成熟的相似律。为此，在较全面分析泥石流运动特性的基础上，结合它与挟沙水流的相似性，认为稀性泥石流可参考一般挟沙水流，而粘性泥石流应以高含沙泥浆为基础，进而提出了不同类别泥石流模型试验相似条件，其适应性有待于进上步试验分析验证。  

植被条件下坡面薄层水流动力学特性试验研究

基于系列坡面流试验,研究了植被条件对坡面流水动力特性的影响。结果表明:相同流量与坡度条件下,由于柔韧植被的阻水作用,光面条件下的流速远大于柔韧植被作用的流速,随着植被刚度及密度的增加,坡面流流速、弗劳德数呈现递减趋势。由于植被阻水及水流混掺效应,Darcy-Weisbath阻力系数基本随雷诺数增大而增大,而一般研究认为阻力系数随雷诺数的增大而减小,由此表明,坡面阻力系数与雷诺数并不存在单调的递增或递减关系,而与坡面糙度单元组成存在较强的依赖关系。  

明渠水流交汇区流动特征试验研究

天然河流中存在着大量的主支交汇河流，在干支流交汇处，水流结构变得十分复杂。通过水槽试验，应用声速多普勒测速仪（ADV），观测了入汇角为30°时，支流斜接主流入汇型河道的三维水流结构。试验表明：入汇上游受支流顶托影响，产生一定的壅水，出现低速区，而对侧由于束水作用产生高速区。在入汇一侧下游较短的距离，产生回流现象，并形成分离区，而在下游一定范围内，靠支流入汇侧出现水流高速区，并形成二次流结构。交汇区水流流动主要有水流分离区、高流速带、低流速带及剪切面等。  

卵石床面清水冲刷稳定形态及其水流结构试验研究

由于测试手段的局限性，对粗化稳定的水流结构，尤其是河床粗化层不断调整的水流结构变化研究较为缺乏。借用多普勒声速仪 (SontecADV)和尼康全站仪(NikonDTM)，测试了不同水沙组合卵石床面，在清水冲刷条件下的稳定形态及其水流结构。试验表明：在相近的水流条件下，粗化稳定后粗颗粒在床面的暴露程度和排列位置受原始铺沙与前期粗化程度的影响。清水冲刷卵石推移质输沙过程、稳定形态及其相应的水流结构具有较强的相互作用关系。在一定的水沙、床面形态条件下，平均流速分布沿相对水深的变化可由单一的对数分布转变为S形曲线，且其流速极值转捩位置也受水沙及床面形态条件的影响。  

不同人工植被分布条件下坡面水流动力学特性试验研究

基于一系列坡面流试验研究了人工植被条件下的坡面水流动力特性，即水深、流速、弗劳德数、雷诺数及阻力系数随不同植被分布条件、流量和坡度的变化规律。试验包括11°、13°、15°和18°等4种坡度，单宽流量为0.64-5.5L/s.m。试验结果表明，水动力学参数受植被分布影响显著，植被的阻水减速效果明显，阻力系数f随坡度以及弗劳德数增大而降低，阻力系数与雷诺数基本上呈幂函数负相关，随着坡度的增加，其相关性减弱。通过引入植被分布特征角及坡面水流参数，建立了植被坡面水流阻力达西系数计算方法。  

交汇水流分离区特征研究

交汇水流在天然河流中大量存在,分离区水流特性对泥沙输移和污染物扩散的影响极为显著.当前的研究一般是以流体力学理论为基础,从流线概念定义分离区,且仅分析分离区的二维特性,从工程应用和物理本质的角度,该方法尚不完善.本研究以较为详实的水槽实验资料为基础,提出了基于主流向流速的等值线法定义分离区,并采用流线法和等值线法对实验资料进行比较,发现水流分离区几何尺度随着水深及流量比的变化而变化,而这种变化取决于交汇区域内二次流对流速分布的影响,由此认为等值线法比常用的流线法具有更好的应用意义.  

植被措施控制水土流失机理及其效益研究

植被具有良好的保持水土，涵养水源，改善生态环境的作用，植被从林冠至根系在不同层面上减缓径流对土壤的冲刷，并改善土壤入渗，减少坡面泥沙的输移，水土流失量减少，探讨植被滞洪减沙作用机理，并利用野外实测资料进行分析，定量描述了植被控制水土流失的效益，为进一步研究防止水土流失提供了可靠的依据。  

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。  

卵砾石床面时均流速分布的试验研究

单一明渠水流由于边壁和自由水面的影响,主流区内时均流速沿垂线方向的分布存在多种形式。本试验借用声速多普勒流速仪(Sontec-ADV),测试了不同卵砾石床沙组合条件下的床面时均流速结构。试验表明:垂线流速分布主要受床面糙度R/Ks和水流流态的双重影响,佛汝德数和相对糙度在一定程度上决定了其归属于单一对数分布还是S形曲线分布,而S型曲线的转捩位置Z/H值与相对糙度R/Ks具有较好的相关性。  

明渠干支河流直角交汇区整流方法探讨

由于便利的水运条件，有相当一部分重要的城市和乡镇位于河流交汇处，但由于交汇水流结构的复杂性，在交汇区常形成冲击河岸和泥沙淤积等一系列问题，因而对交汇区水流进行有效地整治是非常必要的。本文利用数值模拟试验，对入汇角为90°的河流交汇处产生的分离区水流特征进行了研究，并在此基础上提出了一种可以减小或消除分离区的优化堤线的整流方案，即优化后的堤线满足椭圆方程，椭圆长半轴长度为分离区长度，短半轴为分离区宽度，以改善交汇区的泥沙淤堵及水位抬高等灾害问题。通过对不同干支流动量比堤线整流效果对比分析，结果表明：当动量比M*=0.40时得出的椭圆型堤线为最佳整流方案。