考虑底坡影响下的明渠恒定非均匀流水力计算公式研究

考虑底坡影响的条件下,利用均值不等式对明渠恒定非均匀流最小断面比能和临界水深的计算公式进行改进,并附以算例验证。通过对改进前后两种方法的比较,结果表明:采用改进后的计算方法较之传统计算方法得到的临界水深偏大,最小断面比能偏小。改进后的公式利用均值不等式理论简化了计算过程,且考虑底坡影响下的结果更为精确,可靠度更高。这一改进过程从理论上阐述了数学方法在水力学分析中应用的可行性,同时也为水力学课程教学与工程实际计算提供了新的指导思路和简便的解决途径。     

冰盖条件下桥墩局部冲刷研究进展

冬季,寒冷地区的河流会出现冰盖或冰塞现象。冰盖的存在使水流湿周增加,流速剖面与明流条件下完全不同,最大流速出现在河床表面和冰盖底部之间,具体位置取决于河床和冰盖的相对粗糙程度。因此,冰盖条件下桥墩局部冲刷过程不同于明流条件下的局部冲刷过程。明流条件下的桥墩局部冲刷是国内外学者研究的热点问题之一,但关于冰盖条件下桥墩局部冲刷的研究工作却非常有限。在简要回顾明流条件下桥墩局部冲刷研究成果的基础上,对冰盖条件下桥墩局部冲刷的研究成果进行了综述和讨论,并提出了今后的研究方向。     

冰盖下桥墩局部冲刷随时间变化的试验研究

在寒冷地区,河道中冰盖的存在会改变河道流速分布。与明流条件相比,冰盖条件下水流最大流速点会向河床移动,加剧桥墩周围的局部冲刷。过度的局部冲刷会导致桥梁倒塌。基于水槽清水冲刷试验,对冰盖与明流条件下圆柱型桥墩局部冲刷随时间的变化进行了研究,试验结果表明：冰盖下桥墩局部冲刷速率大于明流。平衡冲刷深度比明流条件下的约大12%,且冲刷平衡所需时间比明流条件下的要约大10%。分析了水流强度与无量纲冲刷深度的关系以及冰盖与明流条件下冲刷深度变化速率的差异,给出了冰盖下局部冲刷深度随时间变化的经验方程,研究成果可供实际工程参考。     

冰盖前缘冰块稳定性研究进展

冰块在冰盖或冰塞前缘的稳定性是冰塞演变研究的重要基础，是任何预测或预报冰塞演变相关数学模型不可缺少的部分。对国内外经典的冰块下潜研究文献进行了梳理，按照研究方法的不同，冰块下潜临界条件的研究大致可分为以原型观测为主、以理论分析为主和以试验研究为主的三个方面。无论是工程应用还是理论研究，流行的下潜判断是临界弗劳德数形式。经过分析，探讨了现有相关研究的不足之处，得出以下主要结论和今后的研究方向：临界弗劳德数影响因素众多，如水流、气象和冰本身的状况，因此，其值表现出范围变化，具有特定的场所性；迄今为止的冰块下潜研究基本忽略了冰块宽度效应，直接影响了下潜力矩和抗倾覆力矩的正确表达；冰块在下潜时，其底面的压力和分布变化的研究是非常重要的，而现有的研究尚有很多需要改进。