江河泥沙灾害形成机理及其防治研究

一、主要研究内容 该项目主要以黄河和长江等流域为例,研究大江大河泥沙灾害的形成机理以及相应的防治措施.整个项目分为6个课题.     

三峡水库运行后洞庭湖水沙变化及影响因素

水库建设改变江湖关系,影响下游水沙情势,进而对流域状况、人类生活和社会发展产生影响。本文根据2003—2019年洞庭湖三口、四水及长江水沙数据,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动平均值等方法分析洞庭湖水沙变化趋势,并用Mann-Kendall突变分析方法对有显著变化的站点进行突变分析。结果表明,2003—2019年,荆江三口各水文站年输沙量、弥陀寺站与康家岗站年径流量有显著变化且具有突变点,荆江三口其余各站年径流量及四水各站水沙无显著变化。其中弥陀寺年径流量和年输沙量变化的突变点分别位于2014年和2010年,其余存在显著变化的各站年输沙量突变点皆位于2008年前后。长江干流来水来沙是影响洞庭湖水沙的重要因素,受2008年三峡水库开始175 m试验性蓄水影响明显,采砂活动等因素也可能与洞庭湖湖区冲淤情况存在关联。     

明渠瞬时床面切应力粒子图像测量技术

床面切应力瞬时值的实验测量极为重要但富有挑战.为了利用粒子图像技术准确测量瞬时床面切应力,采用模拟不同图像和流动参数的合成粒子图片对粒子图像测速技术(PIV)、粒子图像示踪技术(PTV)和直线相关PIV技术(LCPIV)的测量精度进行分析,发现各技术在床面附近的测量精度均因床面影响而变差,其中,PIV技术受影响的范围距...     

浅析水利工程伦理的核心内容

水利工程伦理涵盖技术伦理、社会伦理、环境伦理与职业伦理四个方面的内容。其中,技术伦理主要涉及对水利工程的价值判断和风险评估,进而对水利工程本身存在的合理性和必要性进行论证与反思;水利工程应协调内部的价值冲突,同时切实控制工程风险,推动外部的价值认同。社会伦理关注水利工程建设的利益分配与转移过程,特别是水资源的配置和移民的补偿安置,努力维护社会公平与正义。环境伦理审视工程建设对河流环境和生态系统造成的影响,强调水利工程对自然界肩负重要责任;由于出发点不同,目前对责任限度的认识存在较大差异。职业伦理则梳理水利工程师的责任和义务。水利工程规模巨大、影响深远,因此水利工程师在实践中存在剧烈的角色冲突,需要努力成为精通专业技术的专家、恪守职业道德的模范和热爱自然山水的智者,实现多角色的协调统一。     

建筑物影响下的堤坝溃决水流数值模拟方法

采用基于非结构网格的有限体积法对建筑物影响下的堤坝溃决水流进行了数值模拟.为模拟建筑物对溃决水流产生的影响,模型采用了三种方法:固壁边界法、真实地形法和加大糙率法.经物理模型验证,当建筑物顶部不过流时,三种方法均能得到较好的计算结果,其中固壁边界法和真实地形法的计算结果基本一致;而加大糙率法由于对反射波的计算不如其它两种方法灵敏,因而在城区内所得的计算水深比其它方法略低一些.     

跌坎下游流场的时均流速分布和脉动特性

本文采用颗粒示踪的方法试验研究了跌坎下游主流重新接触床面流区的时均流速分布，流速的脉动强度及各点脉动流速的概率密度分布。试验结果表明，跌坎下游水流分离，具有稳定的漩涡发展，漩涡产生的频率约为每２秒３次。重新接触点离跌坎的距离约在３￣６倍坎高之间。在主流重新接触床面的流区，紊动剪切应力最大，在量测的流区，脉动流速的概率密度接近正态分布。     

流速梯度对悬浮颗粒脉动强度的影响

从简化的颗粒运动方程出发，分析了在剪切流场中颗粒脉动强度和流体脉动强度之间的关系。结果表明，由于纵向时均流速的垂线分布梯度的作用，颗粒在两个方向上的脉动强度均可能超过相应的流体脉动强度。     

长江上游水流挟沙力与含沙量比值的变化规律北大核心CSCD

水流挟沙能力与含沙量的相对大小是判断河床冲淤的主要指标。本文基于长江上游主要干支流控制性水文站2010—2020年实测水沙资料,采用张瑞瑾水流挟沙力公式,分别计算了各站的水流挟沙力,在此基础上分析了水流挟沙力与含沙量比值(S^(*)/S)的变化规律。结果表明:除部分位于库区水文站小流量时S*/S小于1外,其余S^(*)/S均大于1,表明长江上游河道总体呈不饱和输沙状态;除金沙江向家坝站外,其余各站S^(*)/S随流量均呈先增加后减少的趋势,存在一个极大值点;2013年以后长江干流朱沱站和寸滩站同一流量条件下S^(*)/S较2013年前偏大,而沱江富顺站和涪江小河坝站2013年以后同一流量条件下S^(*)/S较2013年前偏小。研究成果对认识山区河流输沙特性、提升河道冲淤演变的预测能力等具有一定的参考价值。     

PIV流场量测中图像变形的修正

在用PIV技术测量流速场时，会因图像的几何变形而引起计算的误差。本文试验标定了不同型号的摄像系统的变形误差，论证了图像几何变形的特性，并提出了相应的校正公式，推荐的系统配置经校正后的图像几何变形误差小于0．4个象素。     

Vectrino Profiler在明渠紊流测量中的适用性研究

为测试声学多普勒流速仪(ADV)在明渠紊流测量中的适用性,在水槽中进行了系列试验,重点研究采样频率及安装高度对测量结果的影响。试验中使用诺泰克公司(Nortek)生产的新型ADV产品Vectrino Profiler及清华大学研制的PIV系统对水流同步测量。测量结果的对比分析显示,该型号ADV有如下特点:(1)存在准确度最优点,位于探头正下方约5 cm处;(2)采样频率对流速时均值的影响可忽略不计,对紊动参数的影响很大;(3)Vectrino Profiler在紊动参数的测量中,只有在优点处的计算结果较为可靠,最优点外数据可信度不高;(4)当测量区域靠近水面或床面时,测量误差都会变大。本文研究结果表明,在将Vectrino Profiler用于明渠紊流测量时,需要合理选定测量频率和探头安装位置,否则可能会导致错误结果。