实测悬移质级配及分组含沙量修正问题

本文主要研究悬移质级配与分组含沙量测量误差的修正问题。首先由指数流速分布公式以及相应的悬移质含沙量沿垂线分布公式,导出级配沿垂线分布公式,并在图2中用野外观测资料对此式进行了验证。然后对五点法、三点法、单点法以及定比混合法的级配测量误差进行了分析和比较,同时给出了各种测法的误差修正系数α_n的计算式。由此式进一步讨论了各种实测垂线平均级配的统一问题。最后对分组含沙量的修正方法进行了探讨。研究表明,泥沙粗细、测点数目以及布点方式对测量误差均有重要影响,不管那种取样方法,粗沙测量误差均大于细沙。本文认为,按照观测河段的水、沙条件来确定测点的数目和布点方法,是获得可靠测量成果所必须考虑的问题。     

异重流非饱和非均匀沙含沙量的沿程分布规律

从悬移质运动一般扩散方程出发 ,考虑到异重流沿程不断淤积 ,含沙量不断变化 ,而且粒径沿程也不断细化 ,通过简化方程 ,推导出一维非饱和非均匀沙异重流含沙量的沿程分布方程式 .通过水槽实验资料和实测资料验证 ,认为公式与实际符合较好     

紊流中悬移质沿垂线的浓度分布

本文通过对紊流场中悬移质质量在垂直方向上传递机理的分析,建立起一个与实验资料较吻合的质量传递系数的表达式,进而由扩散方程推导出指数形式的紊流中悬移质沿垂线的浓度分布解析式,该式较目前通用的Rouse公式的精度更好,在整个紊流场中与实验资料甚为一致。     

悬移质含沙量沿垂线分布的研究及其应用

悬移质含沙量沿垂线分布的传统表达方式是S/S_n,由于近底含沙量S_a缺乏可资应用的成果,很难用于生产实际。本文从理论上导得用垂线平均相对含沙量S/S_(pj)的表达式(4)、(19),以取代S/S_a,而S_(pj)可选用合适的水流挟沙力公式去确定,使理论公式能用于生产实际。运用表达式S/S_(pj)。可使野外和实验室的泥沙测验工作得到简化,文中求得一些近似式(40)～(48),供确定测点之用。     

悬移质泥沙级配沿垂线分布公式探求

以维利坎诺夫含沙量分布公式为据,从理论上导出其相应的悬沙级配Ｐｉ分布式,且给出Ｐｉ／Ｐ０ｉ、Ｐｉ／Ｐｉｐｊ及Ｐｉ／ＰｉｐｊＱ三种表达形式．悬沙级配沿垂线分布概念的产生及其理论公式的导出,有助于深化悬移质运动机理的认识,以及对实测悬沙级配误差的修正     

河湾副流横向输沙问题的研究

河湾副流的横向输沙计算,对于研究河道横向演变及其变形规律具有很大的实际意义。本文从分析河湾副流横向流速沿水深分布和含沙量沿垂线分布的规律出发,先后得出单位面积上横向输沙率沿水深分布的表达式及单宽横向输沙率的计算公式,而且还进一步对上、下两部分的横向输沙率进行了讨论,其研究与初步验证及分析结果颇为一致。此外,文中给出的含沙量相对分布公式(4)及绝对量分布式(10),不仅克服了经典公式的一系列理论缺陷,而且同多沙河流的实测资料也较为符合,颇具有独到之处。     

悬移质泥沙对河床水力摩阻的影响

在土质河渠的水力计算中,必须考虑悬移质泥沙对河床水力摩阻的影响和水力摩阻与流速分布、轰动强度和泥沙运动状态的关系。在河渠淤积的过程中,水流对泥沙的沉降形成光滑的阻力状态,而糙率系数n值,以及按对数规律分布的纵向速度u的计算公式的参数,都随着临底含沙量的增加而减小。在阿姆河流域的一些土质河渠上,对水流运动结构和水流悬沙数量对水力阻力的影响进行了研究。     

泥沙浓度与水流紊动的试验研究

通过低含沙水流泥沙浓度分布的试验 ,研究泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布之间的内在联系 ,试验结果表明泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布一致性较好 ,并建立了二维情况下泥沙浓度和紊动强度沿垂线分布之间的关系式 .同时分析了关系式中泥沙浓度、泥沙的中值粒径对系数K的影响 ,中值粒径的影响较泥沙浓度对系数K的影响大 ,系数K随中值粒径的减小明显减小 .并在此基础上进一步建立了泥沙浓度与流速、流速梯度之间的关系     

梯拱形渠道流速横向分布规律及流量量测

新疆吐鲁番地区地理及径流、泥沙条件独特,干支渠一般都采用梯拱形断面型式.通过对该地区主要干支渠流量系统观测资料的统计分析,借助二元明渠紊流掺长理论,建立了梯拱形渠道流速横向分布公式.大量不同梯拱形渠道、不同流量的流速实测数据分析和验证表明,理论与实测流速横向分布都符合对数分布规律,利用多变量回归分析,确定了流速横向分布系数a、b值.在此基础上,推导出梯拱形明渠断面平均流速计算公式,计算值与实测值误差较小,并给出了修正系数的确定方法.根据提出的明渠流速公式,进一步建立了灌区渠系中流量连续测量的实用方法和工作流程,简化了明渠测流工作,降低了量测成本,提高了测流精度.     

明渠湍流泥沙运动的大涡数值模拟

基于大涡模拟思想建立了水流泥沙运动的三维数学模型,探讨了不同子网格应力模型在明渠湍流泥沙运动模拟中的适用性,所选用的子网格应力模型包括标准Smagorinsky模型、剪应力改进型Smagorinsky模型和RNG模型;探讨了泥沙重力作用项数值离散格式对计算结果的影响;并对近底泥沙浓度分布规律进行了研究.研究表明:在采用修正迎风格式对泥沙重力作用项进行数值离散时,能较合理地预报泥沙浓度的分布;所选用的三类子网格应力模型均适用于明渠湍流泥沙运动的模拟,并能合理地预报时均流速及悬移质含沙量的垂线分布规律;达到统计平衡状态时,泥沙主要集中于近床面附近,且近底泥沙浓度在平面上呈现"条带"分布特征.     

三峡工程水库入库站(寸滩)悬移质沙量的分析

本文根据寸滩站多年(1939——1981年)实测悬移质输沙率的资料分析,揭示了该站输沙率和输沙量的随机变化特征和50年代以来各年代的水沙关系.评论目前所采用的三峡工程水库泥沙冲淤计算或试验的水沙系列,并提出新的水沙系列.     

3D mathematical model for suspended load transport by turbulent flows and its applications

In recent years, 1D sediment mathematical models have been widely applied in en-gineering practice. However, simulation results from such models provide limited tech-nical details and they cannot fully meet the requirements of engineering planning and design. Though 2D sediment mathematical models have been developing rapidly and already been used to solve the sediment problems in hydraulic engineering, the area near the main structure of a project has 3D problems of water flow and sediment m…     

三峡工程下游卵石夹沙河段床沙粗化计算

三峡工程运用后,下泄清水持续冲刷河床,造成长江中游河段床沙逐年粗化,对长江中游河段水沙输移及河床演变规律的研究产生重要影响。为研究三峡工程下游宜枝河段、枝江河段卵石夹沙河床年际床沙粗化及年内床沙交换过程,基于Markov三态转移概率矩阵,引入非均匀沙隐暴系数,得到卵石夹沙河床上床沙级配、推移质级配及悬沙级配的概率计算模型(沙量平衡方程),能够同时考虑前期水沙条件、床沙起悬及冲淤过程对床沙交换过程的影响。结果表明：2003～2017年,枝城站床沙发生明显粗化,泥沙颗粒级配分布曲线左移,2003年床沙粒径范围为0.002 mm～41 mm,2017年变为0.031 mm～86 mm;此外,该断面床沙中值粒径总体呈上升趋势,并在2010年以后有一定波动,但波动幅度较小;并以汛初、汛末为时间节点,将枝城站年内月均床沙变化过程分为三类。通过枝城站2003-2009年实测资料验证,本文建立的概率模型计算结果与实测资料符合较好,能够应用于三峡工程下游宜枝河段及枝江河段卵石夹沙河床年际床沙粗化及年内床沙交换过程的预报,为今后非均匀沙运动及非平衡输沙机理的研究提供理论基础。     

宽级配河床平面二维泥沙数学模型的几个问题

对平面二维泥沙数学模型的几个关键问题：挟沙力系数、恢复饱和系数、床沙级配调整、冲淤厚度和床沙“归一化”等问题及其相互影响作初步探讨。这种讨论仅'限于山区天然河流宽级配床情况。以上问题在两种底沙不同的河流上应用,结果令人满意。     

The suspended sediment transport equation and its near-bed sediment flux

The suspended sediment transport equation and its near-bed sediment flux are one of the key problems of sediment transport research under nonequilibrium condition. Based on the three-dimensional primitive suspended transport equation, the two-dimensional suspended sediment transport equation is deduced. The derived process indicates that the physical essence of the near-bed sediment flux is right the bottom boundary condition for the suspended sediment transport equation. This paper analyzes the internal relations between the two methods of sediment carrying capacity and shear stress in common use, points out the consistency of these two methods in terms of form and physical meaning, and unifies these two methods theoretically. Furthermore, based on the analysis and comparison of the expressions of the near-bed sediment flux, this paper summarizes some problems to which attention should be paid, thus offering a novel approach to the study and the solution of the problems of suspended sediment transport and exchange flux of near-bed water sediment.     

粘性泥沙成团起动后状态转移规律试验

粘性泥沙与散粒体泥沙一样存在推移质与悬移质两种不同的运动状态,且在2种状态间存在相互转化.粘性泥沙的状态转移规律较散粒体泥沙更为复杂,为研究粘性泥沙的状态转移规律,设计制造了一套封闭矩形管道系统进行试验.试验现象表明,粘性泥沙的起动往往是以成团的方式进行;试验结果说明,在统计规律上,粘性泥沙成团起动后进入悬浮的比例等于起悬概率.并与散粒体泥沙的理论转移概率进行比较分析,结果指出,粘性泥沙成团运动服从于一般泥沙的状态转移规律.     

平面二维全沙数值模拟方法及其应用

采用有限体积法对正交曲线坐标系下的平面二维水沙微分方程进行了离散,建立了平面二维全沙数学模型.在一概化的单边突然扩宽河道中对河床冲淤过程中悬移质含沙量及其级配、推移质输沙率及其级配、床沙级配等沿时空变化特性进行了计算分析,并模拟出了由河床冲刷引起的床沙粗化、抗冲层的形成过程以及河床淤积过程等泥沙特性的变化.数值计算结果表明,该模型在定性上能正确地模拟水流以及河床的冲刷、淤积过程.     

山区流域坡面径流侵蚀和泥沙输移分析

本文分析了雨滴的物理特性，以及受植物影响的雨滴特性和雨滴的侵蚀机理。结合了前人实验研究，分别导出了植物覆盖面上的雨滴特性计算公式、不受植物影响的雨滴溅蚀公式、径流侵蚀和细沟流侵蚀计算公式。用Ｙａｌｉｎ推移质公式和Ｅｉｍ－ｓｔｅｉｎ悬移质挟沙能力公式作为控制，求出了坡面径流的输沙量和泥沙输移比。     

二度恒定均匀流中泥沙的淤积过程

本文通过求解扩散方程探讨了悬移质泥沙的淤积问题。着重讨论了边界条件的提法和扩散系数为变量时如何求解扩散方程的解析解。另外,利用解的结果分析了各种水力泥沙因子和边界条件对泥沙淤积过程的影响,同时还讨论了扩散方程的解在泥沙淤积计算中的实际应用问题。