几何变态模型中悬沙输移相似性研究

物理模型中研究泥沙输移与河床冲淤变化等有关问题时，为保证模型物理现象与原型相似，模型设计需遵循一定的相似准则，几何变态模型，由于紊动在纵向对流和垂向扩散的相似性难以统一，至今悬沙沉速比尺的设计尚存在一定矛盾，本文从悬沙运动扩散方程的解析解出发，分析了模型几何变态对淤和量和淤积部位相似性的影响，提出了估计模型与原型的偏离性和偏离程度的方法，最后，在导出了二维扩散方程近似解的基础上，提出了合理地设计悬沙沉速比尺的方法。     

异重流的孔口排沙问题

本文讨论了异重流潜入并行抵坝前后,经孔口出流的排沙浓度与孔口布置的关系.文中从二元孔口前流速场分析出发,视异重流清浑水交界面为一条流线,提出了异重流经孔口排沙浓度的计算式.分析了影响排沙效果的主要因素,并把诸因素用统一的公式表达出来.经室内外实际资料验证基本吻合.并从异重流排沙角度讨论了孔口高程和尺寸等布置问题.     

板桥峪抽水蓄能电站防沙措施的试验研究

通过板桥峪抽水蓄能电站防沙问题的试验研究 ,阐述了解决此类电站泥沙问题所可能采取的措施 ,其中包括抬高水库水位运行 ,在拦河坝以上修建拦沙坝 ,增建拦沙潜坝和排沙洞等。并通过比尺模型试验对这些措施的防沙效果进行了比较和分析 ,以寻求合理和可行的解决方案     

长江寸滩站卵石推移质输沙规律

寸滩站是长江干流主要水文测站之一，经分析实测资料，建立了流量与流速、水深、水面宽、卵石推移质输沙率、推移质最大粒径的相关，分别写成指数议程，通过实测资料检验，现有的均匀沙起动流速公式不能反映雨滩推移质起动规律，引进床沙隐暴系数，建立了不均匀库沙级配的起动流速公式，根据流计平均和多元回归分析，建立了雨滩卵石多质分组输沙率的计算公式。按公式计算的卵石推移质输沙率和实测值比较，获得满意结果；根据分组输沙率公式算出的卵石推移质级配线与实测的比较，也得到满意结果。     

悬沙冲淤计算——隐式有限差分追赶法求解

本文应用有限差分隐式格式和追赶法同步求解水流运动方程和河床冲淤变形方程,进行水库冲淤发展过程计算。这种方法在物理图形上,比之国内目前多数采用的有限差分显式格式,即水面线与河床变形交替计算的方法,更能同时反映水力因素与河床变化相互影响相互制约的关系。在数值计算求解方程上,它也比显式差分格式具有稳定性好、允许时间步长较大、运算速度较快的优点。文中以国内习惯采用的武汉水利电力学院挟沙力公式形式作为补充方程,进行了一维等宽恒定非均匀流条件的溯源冲刷计算,以三门峡水库实测资料进行了验证。说明只要选取合适的参数,可以得到符合实际的计算结果。此外,对淤积后床沙细化所引起的糙率减小和挟沙力系数改变作些简化处理,进行一维条件的壅水淤积计算,结果可反映水库悬沙淤积平衡比降小于原河床比降的物理现象,这种现象为许多水库实测资料所证实。     

模型沙物理特性的试验研究及相似分析

在前人工作的基础上,通过试验、对比的方法.本文较为系统地研究了模型沙的物理特性及其相似性.模型沙浑水产生屈服应力时的临界体积含沙浓度比天然沙大,在模拟高含沙水流时粘滞性的相似性是不容忽视的;模型沙的坍落高度受暴露时间、粒径、粘结力等因素的影响而有很大的差异,其相似性主要影响模型试验的边滩冲刷坍塌及其过程;模型沙的水下休止角一般受粒径的变化出现两个特征值(最大值和最小值),细沙(泥)的水下休止角与容重存在一定的函数关系,模型沙水下休止角的相似性主要影响边滩冲淤及河床微地形;模型沙的起动流速可以用沙莫夫公式描述;模型沙的冲刷率的相似性对模型试验的冲淤量有较大的影响,采用不同模型沙模拟同一河流的不同试验,在冲淤量上将会有较大的差别.     

河工模型几何变态对坡面上推移质输移相似性的影响

目前,以模拟推移质冲淤为主要对象的河工模型试验,其比尺设计均按平床起动流速和输沙率相似加以考虑.实际上天然河流纵向起伏不平,山区性河流更呈深潭与浅滩交替出现的现象,而当模型又采取几何变态时,坡面上泥沙的起动和输移率的相似就会产生一定程度的偏离.本文通过对变态模型有关相似比尺的分析,说明了几何变态所导致的顺水流方向正、负坡面上和岸坡坡面上泥沙起动和输沙率相似性偏离的性质、偏离的程度及其影响因素,为在模型设计中合理地选定几何变态率和模型沙提供依据.     

非恒定异重流孔口排沙的近似计算

利用异重流排沙是多沙河流上蓄水运用水库普遍采用的排沙方式.本文应用隐式差分格式对非恒定异重流运动方程和连续方程进行了数值求解.下边界条件与泄水底孔的布置和尺度联系起来,上边界为给定的异重流非恒定流量或深度的变化过程,假定异重流含沙量沿程不变,可进行异重流深度或异重流流量沿程传播和经孔口排出量的近似计算.最后利用部分水槽试验资料进行了实例计算和验算.     

泥沙河工模型时间变态的影响及其误差校正途径

泥沙河工模型采用轻质模型沙时,往往存在水流运动时间比尺与河床冲淤时间比尺不一致的矛盾.目前的做法多为偏离前者而遵循后者,即采取时间比尺的变态,以尽可能保持河床冲淤的相似性,并缩短试验历时.但时间变态结果.对长距离河段的非恒定水沙过程的模拟,将在一定程度上导致沿程流速、水位、狭沙能力和河床冲淤量的偏离.本文首先对时间变态问题及其影响进行了概略性分析,进而通过水流连续方程和运动方程的数值求解,对时间变态所引起的诸水力因素和河床冲淤沿程偏离的性质及偏离的程度进行了定性和定量的分析计算,最后研究了校正这类偏差的途径和方法.