黄河水沙调度效果与未来下游滩槽综合治理思路

下游滩槽综合治理是黄河综合治理实践中存在的突出问题之一.在分析近期黄河流域水沙情势的基础上,采用实测资料系统分析了黄河水沙调度效果,并提出了未来黄河下游滩槽综合治理思路.研究表明:近期黄河流域水量偏多,编号洪水出现频次增加,通过水库群联合调控保障下游防洪安全势在必行;黄河水沙调度在调节洪水流量过程、库区排沙以及减少下游...     

南黄海辐射沙洲西洋水道垂向流速分布计算研究

利用传统对数分布描述潮流垂向流速分布时,常与现场实测资料有所偏差。考虑到悬沙垂向分布不均造成的水体分层效应,引入水体分层参数对动量传递系数进行修正,将悬沙垂向指数分布公式应用到流速分布计算中,推导出悬沙梯度引起水体分层效应时的垂向流速分布公式。与南黄海辐射沙洲西洋水道实测流速数据的对比分析表明,该分布与实测数据的相关程度明显高于传统对数分布,垂向流速分布结构更加符合实际情况。由于悬沙在水体底层的减阻作用,得到的摩阻流速小于由对数分布得到的摩阻流速,可以真实反映西洋水道内潮流底部的摩阻特性。     

2020年宁蒙河道洪水特点及冲淤变化分析

采用实测资料分析的研究方法,对2020年黄河上游洪水来源以及在通过宁蒙河道时洪水的水沙特点、河道冲淤特点、水位流量关系表现等进行了分析研究.结果表明:2020年汛期黄河上游洪水的水量大、沙量小、持续时间长;洪水对宁蒙河道产生了明显的冲刷作用,宁蒙河道洪水期河道冲刷了0.618亿t;洪水对河道过流能力的恢复作用显著,洪水后内蒙古河段代表水文站同流量(2000m3/s)水位下降0.09-0.16m,该场洪水有利于维持宁蒙河道的排洪排凌能力.     

防波堤抛石过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

基床抛石是防波堤主体建设基槽施工中常采用的方法之一.运用经过实测资料验证的二维潮流、悬沙数学模型,研究枸杞岛防波堤工程施工期由于抛石引起的悬浮泥沙在水体中的扩散输移.针对基础建设海域附近水动力环境进行计算分析,根据不同潮时所布特征站位的流速分布制定4种抛石工况,预测评价不同抛石位置及不同工况下悬沙增量的扩散过程及区域,并计算各工况下悬浮泥沙增量最大影响范围.结果表明,为减小抛石引起的悬浮泥沙扩散范围,在确定抛石位置时,需结合以往经验选择流速较小的弱流区,考虑不同工程区域同时施工对悬浮泥沙增量可能产生的相互影响,并注意工程海区的潮流性质以及地形和岸线变化.计算结果可为防波堤施工期抛石位置的选择和工程环境影响评价提供科学依据.     

浅析流速垂线分布与含沙量垂线分布的关系

根据流速垂线分布公式的结构不同,将流速垂线分布公式分为3类,并推导出3类流速公式对应的以垂线坐标为变量的含沙量垂线分布公式。理论研究表明,流速与含沙量的关系主要以流速梯度与含沙量梯度的关系为基础,基于该关系推导出与每类流速公式对应的以流速为变量的含沙量垂线分布公式,并分别讨论了3类流速分布对含沙量分布的影响,最终得到流速量级对含沙量量级的定量关系为指数倍的变化率。     

一种新的S型悬沙垂线分布研究

鉴于众多实验及实测结果中,最大含沙量常不在水体底部的现象,根据Coles非均匀流理论,对Van Rijn流速垂线分布公式进行改进,得到形式更加简单且能够表示最大流速不在水体表层的S型流速垂线分布公式,并以此为基础,推导出可以表示最大含沙量不在底层的S型悬沙垂线分布公式,结构上与王光谦的I型含沙量公式相似,但形式更为简单。采用实验数据及实测数据进行验证,结果表明,该含沙量垂线分布公式可以较好地反映实验及实测中最大含沙量不在水体底部的现象。     

黄河流域黏性泥沙群体沉速计算分析

针对黄河流域由黏性矿物组成的黏性泥沙群体沉降特征展开研究。基于泥沙颗粒受力分析和能量守恒定律,以处于稳态的泥沙颗粒为参照物,构建了泥沙颗粒水沙界面能量耗散物理图形;建立了考虑挟沙水流运动黏性系数和紊动黏性系数的泥沙群体沉速显式表达式,并采用黄河流域典型黏性泥沙红色砒砂岩颗粒开展了泥沙群体沉速试验研究。结果表明：红色砒砂岩组成的含沙水体中泥沙群体沉速整体随含沙量增大而减小并逐渐趋于定值;当垂向平均含沙量为0.34～0.45 kg/m³时,泥沙群体沉速表现为随含沙量的增加而增大。采用试验数据对建立的公式进行验证,公式能较合理地表达水流黏性和尾流分离对泥沙颗粒沉降阻力的影响。研究结果可为黄河流域黏性泥沙淤积和输移规律研究提供参考。     

长江口枸杞岛附近海域溢油风险数值模拟

为制订长江口枸杞岛附近海域突发溢油事故的应急处理方案,利用实测地形数据建立了枸杞岛附近海域二维潮流数学模型,并根据实测资料对该潮流模型模拟的潮位、流速、流向进行了验证。验证结果表明,该潮流数学模型能较好地反映枸杞岛附近海域的潮流运动情况,可以作为MIKE21 SA溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日"油粒子"理论,综合考虑油膜扩散、漂移、风化等过程,应用MIKE21 SA模块建立了枸杞岛附近海域二维溢油扩散模型,并模拟了8种不同工况组合下的溢油油膜漂移路径和扫海面积。结果分析表明,潮流场、风场、溢油时刻对油膜的漂移轨迹和扫海面积都有影响,其中溢油时刻对油膜的漂移路径影响最大。     

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

利用浊度仪测量水流含沙量时,泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体,开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究,对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明:固定含沙量条件下,非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合Mie散射定律;含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10～10²,泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10^-1～1;相同含沙量条件下,悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型,能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响,可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。