基于河流阻力参数与活动指标的河型判别法

冲积河流在行进过程中受阻力作用,河道断面形态及平面形状参数将作调整,以适应不同的水沙条件,并趋向河流的相对平衡状态,由此导致不同河型的产生。决定河型两个主要因素：一个是水流推动力,一个是河流活动性。河流水流所受到的阻力与河流水流推力,是一个问题的两个方面,是作用力与反作用力。基于河流阻力规律,考虑植被对河岸强度的影响,通过引入河床与河岸活动指标构成的河流活动指标,分析得到了表征河型变化的判别标准曲线,经模型小河资料和天然河流资料检验发现,提出的河型判定参数能够很好地区分河型类别。     

基于河流阻力能耗的河型判别方法

河流在行进过程中,其阻力能耗受到多种因素影响,包括水流条件、泥沙条件及河流形态特征等。河流宏观形态可以反映河流的阻力特性,河道通过调整其型态以适应不同的水沙边界条件。本文基于河流阻力能耗与河流形态的辩证关系,引入河流形态参数,从而建立了一种简单的河型判别方法。通过对实际多条砂质和砾石质河流的参数化统计分析,同时考虑河岸植被因素对河相关系参数影响的修正,拟合得到代表河流形态参数的表达式,进而得到判别不同河型的标准曲线。通过论证分析及经典的实际河流资料验证,结果表明该经验方法计算简单,对于河流类型的判别应用效果较好。     

不同河岸植被种植密度情况下河流演化试验分析

研究不同河岸植被密度对河流演化的影响响应对于预测洪水期河道的演化过程及人工种植植被的生态治河工程有一定的实际意义。研究采用自然模型试验方法,通过改变河岸植被种植密度及单双岸布设方式,模拟研究不同的河岸边界条件对河道曲流稳定特性、河岸侵蚀及输沙强度的影响。试验结果表明：（1）有无植被河岸具有不同的侵蚀特点;（2）一岸植被覆盖的河道其曲流稳定性较差,对于两岸植被覆盖的河道,植被覆盖率越大,越易形成稳定的窄深型复式河道;（3）近岸沿程床面高程变化幅度随植被覆盖率增大而增大。河岸植被种植对河湾稳定性及河岸抗冲刷能力起到了积极的作用,但增加了近岸的垂向冲刷。     

冲积河流河型的成因及分类与判别计算方法研究

本文建立的冲积河流河型成因的输沙平衡程度概念认为,不同冲积河流河型形成的根本原因在于其输沙平衡程度的不同。根据强平衡输沙概念,建立了冲积河流稳定程度公式。利用黄河、渭河和汉江部分资料进行的初步计算表明,根据河型成因的输沙平衡程度概念,基于冲积河流稳定程度公式,采用模糊聚类方法,可以建立一套完整的河型分类与判别的模糊聚类计算方法。     

气流流路对高压SF_6断路器介质强度混沌影响

高压SF6断路器的开断性能主要取决于灭弧室内的介质恢复能力。开断过程中,气流在可变流路中呈跨音速流动,将不可避免地产生湍流与激波,气流参数变化存在混沌特征,且灭弧室内部各气流参数在毫秒级时间与毫米级空间内气流运动行为复杂多变。采用有限体积法对550k V单断口高压SF6断路器开断容性小电流情况下的气流场进行数值求解,通过改变喷口长度及型面可调控气流流路,改变气流参数时空行为;采用有限元法得到灭弧室内电场分析;基于流注理论得到不同喷口结构下灭弧室内的介质恢复特性。由于断路器开断过程中介质强度恢复存在混沌,影响断路器的开断性能,通过改变喷口气流流路可以有效调控断路器内气流参数的混沌特性,以增强介质恢复能力,提高开断性能。     

岚河流域洪水预报系统的开发及应用

岚河是汉江的一级支流，岚河流域是汉江流域的一个暴雨中心，降雨分布很不均匀。根据岚河流域的特点，设计了洪水预报模型；通过对历史雨量数据的分析，计算校验了模型参数的准确性，并将此模型应用于蔺河口水电站洪水预报系统中。预报模型采用三水源新安江模型，实现定时预报、补做预报、估计预报、图形显示等功能，通过洪水预报系统，基本摸清了岚河洪水的规律。     

我在专业课教学中的几点体会

《河流动力学》与《治河防洪工程》是高等学校港口海岸及治河工程专业（简称治河专业）的两门主要专业课.其中《河流动力学》主要介绍河流泥沙的基本特生及其运动输移规律和河床演变的基本规律与研究方法;《河防洪工程》则主要介绍各类型河道的治理原则、治理措施,以及江河防洪工程的规划设计与防汛抢险技术.学生毕业后,主要从事河流泥沙研究与河道治理工程的规划设计工作.     

河宽模型对Muskingum-Cunge方法汇流的影响

分布式流域水文模型常采用Muskingum-Cunge方法进行河道汇流,通过有限差分求解运动波方程来近似扩散波方程,方程中的水流波速和水力扩散度根据河道单宽参考流量来计算,因此需要给出各处的河道宽度。BTOPMC采用Lu河宽模型,河流动力学中介绍了阿尔图宁模型,本文在Lu模型和阿尔图宁模型的基础上,综合考虑河床、河岸淤积物的土质组成和河道坡度等因素,对河宽模型进行了改进,并根据卫星地图量测实际河宽来确定模型参数。应用各种河宽模型,利用BTOPMC对韩江流域进行全年的日径流模拟,结果表明,河宽模型越准确,Muskingum-Cunge汇流方法精度越高,曼宁糙率系数的估算值越合理,日径流模拟效果也越好。     

汽轮机排汽室损失特性的试验研究

前言近来,汽轮机单机容易增大,通过汽机的蒸气量增大,因此,不能忽视通流部分中流体阻力引起的能量损失。特别是低压汽缸的排汽室,处于流路末端,由于克服流路阻力的能量被排到复水器而白白的损失掉,对蒸汽轮机动力厂的性能和经济性有很大影响。对于上述影响,至今具体加以探讨的例子不多,流路的形状又复杂,故连一般性的结论也没有。     

圣海伦斯火山爆发对图特河北汊河床演变的影响

受1980年美国华盛顿州圣海伦斯火山爆发的影响,图特河北汊的流域特性、水沙条件和河床边界条件均发生了巨大变化,河流的调整和响应十分迅速,为研究河流受突发剧烈扰动后的河床再调整过程提供了一个很好的范例.本文选取图特河北汉上中游14个测量断面为研究对象,收集了近30年来的水文泥沙和断面资料,对河道的垂向、横向及纵向的形态调整过程进行了全面分析.结果表明,图特河北汉在火山爆发后前3年内的调整最为迅速,后期调整逐渐减缓,并向平衡状态发展,显示了河流受到扰动后调整速率逐渐衰减的重要特征,这一特点是冲积河流自动调整的反映.图特河北汉河床的调整在空间上呈现上冲下淤的特点,河流正是通过河床上冲下淤的调整方式,使得河道比降整体不断变缓,水流能量降低,上游河道冲刷减弱,进而使河流逐渐向平衡状态发展.此外,河岸崩塌展宽也是图特河北汉调整的重要方面,上游源区段和峡谷段的河岸侵蚀主要由河床持续冲刷下切导致,而宽谷段河岸的崩塌主要是由于河道的横向摆动引起.     

长江梯级水库下游重点滩段河势及航道条件变化

长江上游特大型梯级水库运行后坝下游水沙条件将显著变化,对下游河势和航道条件产生影响。本文建立了向家坝下游水富至泸州(水泸段)二维水沙数学模型,在验证的基础上,计算分析了向家坝、溪洛渡水库运行后向家坝下游河段泥沙冲淤时空变化规律,研究了重点滩段河势变化及对航道的影响。研究表明,上游梯级枢纽运行后,向家坝下游河道总体呈冲刷态势,弯曲河段水流趋直但仍保持弯曲河型,分汉河段支汉水浩萎缩,主槽冲深,这对增加过渡段浅滩航深有利,但局部产生淤积,造成新的浅段;边滩淤积,滩槽高差加大,加剧局部不良流态,急流浅滩的航行条件有恶化趋势。     

基于数据挖掘的河网糙率直接反演方法

糙率是河网水力计算中的重要参数,目前多采用优化方法反演求得.基于数据挖掘的思想,本文提出一种新的河网糙率直接反演方法.该方法以河段测量值为输入,糙率为输出,应用BP神经网络进行直接反演.在一个9河段组成的河网算例中,运用这种方法得到的各河段反演糙率最大误差不超过1.5%,并用Bayesian方法对反演结果的唯一性和最优性进行了评价.     

高原宽谷河段河床粒径与辫状形态特征研究

我国西南高原地区的河流在地质作用和河流动力过程等因素的塑造下,河谷形成宽窄相间的藕节状,其中宽谷河段呈现独特的辫状河流地貌,洲滩林立与汊道纵横的不规则形态特征十分显著。本文对其典型宽谷河段的泥沙粒径与河流地貌进行了现场观测,并根据卫星遥感影像资料解译了河道几何参数与洲滩几何参数等辫状地貌特征指标。泥沙柱状样和表层样的对比结果表明,目标河段内泥沙粒径沿程先增大后减小,表层河床组分以中、细砂为主,泥沙粒径垂向分布较均匀;遥感影像解译结果表明研究河段地貌特征在洪、枯季存在的显著差异,可通过基于汊道和洲滩参数的地貌参数进行描述。研究成果可为高原典型宽谷河段的河流形态和泥沙运动研究建立一定的基础。     

存在密度差异的污染物在分汊河道中输移特性试验研究

针对自然界特定且时常遇到的分汊型河道,建立物理模型试验系统,以氯化钠溶液为示踪剂,进行密度大于环境水体的污染物在分汊河道中输移扩散机理的试验研究。首先测量了不同横向位置点源排放下污染物的输移过程。试验结果表明不同的上游流量、支汊宽度比和排放位置对污染物的断面浓度分布有显著影响。当上游流量由大变小时,分汊口前主河道中污染浓度发生分叉现象,对于河道中心排放条件下,污染云团在断面中心处由单一高浓度核心区分裂为两个高浓度区;在左侧岸边排放下,大流量时只存在单一的高浓度核心区,并沿着左侧边壁运动,而小流量时浓度分叉后左侧高浓度区在边壁的反射作用下与右侧的合并,偏离左岸向河道中心输移。然后计算了不同工况下污染物进入支汊的分污比,分析表明中心排放下支汊分污比与支汊宽度比、分流比呈正相关,与上游来流呈负相关;岸边排放时支汊分污比与分流比、支汊宽度比和上游来流量均呈正相关。最后,建立了不同排放位置下污染物分污比与上游来流量、分流比的函数关系式,为掌握污染物在分汊河道中的输移特性提供了科学依据。     

特约文章：三峡水库下游河床冲刷与水位变化

为探析三峡水库下游河床冲淤与水沙输移之间的关系以及河床冲淤对洪枯水位的影响,采用三峡水库运用前后长江中下游水文泥沙和河道地形资料,分析归纳了主要水文站水沙变化、沿程河道冲淤分布和洪枯水位变化特征。研究表明：冲刷集中于枯水河槽既与洪水频次减少、中等流量持续时间加长有关,也与中等流量下河道冲刷率大、洪水流量下河道冲刷率小的特点有关;主冲刷带自上而下推移,目前仍位于荆江河段;粗沙（d > 0.125 mm）的年均输移量至监利基本可恢复至蓄水前的多年均值,城陵矶以下长河段冲刷主要是细颗粒冲刷导致;河道冲刷导致中枯水位明显下降,并在城陵矶以上沙质河段呈现加速下降趋势,但当流量大于平滩流量附近的临界值时,高水位变化不大,初步预估这种变化特点将在较长时期内保持。     

河道斜交桥墩壅水特性数值模拟研究

跨河桥梁因桥墩阻水引起上游河道壅水,影响泄洪;目前桥涵水文学对于桥梁-河道正交情况的壅水计算已形成大量实用成果,河道斜交的桥梁水流结构更为复杂,已有理论和经验公式对斜向因素影响规律总结不足。建立模拟桥墩壅水的二维水流数学模型,实验验证后,数值模拟研究了斜向布置桥墩绕流水动力结构和壅水特性,分析总结了桥墩阻水比10% ~ 40%时,最大壅水高度、桥墩绕流流场结构随桥墩尺寸、斜交角度、来流流速的变化规律;模拟结果表明,在顺流向阻水比一定时,最大壅水高度随桥墩斜向角度呈先增大后减小趋势,斜交还将引起河流水流流向偏转,造成两岸流速分布的显著不对称分布。研究成果为河道斜交桥梁壅水预测和护岸工程设计提供了科学依据。     

三峡水库蓄水后荆江典型分汊河段演变机理及发展趋势研究

分汊河段水动力轴线受水沙及河床边界等的影响易于摆动,主流摆动为主支汊易位提供动力条件,也使得分汊河段心滩及边滩的演变趋于复杂。三峡水库蓄水后,水沙条件变异使得下游分汊河段主流摆动现象及其影响更加显著。本文以荆江典型分汊河段——沙市河段为例,分析了分汊河段的演变特点及机理,明确了水动力条件、来沙及洲滩相互作用对浅滩演变的重要影响。在此基础上,结合三峡水库蓄水后水沙条件变化特点,研究河段演变趋势。