弯曲河道水流结构研究现状探析

弯曲型河流是冲积河流当中最为常见的一种河型,是组成河流的最基本单元,在世界分布很广,对防洪、航运等有重要的影响。弯道水流是指行进在弯曲河道中的水流。由于边界条件的不同,弯道中行进的水流运动特性也与顺直河段中不同。弯道水流运动规律的研究,在河流治理、港口兴建、引水排沙、桥墩防冲以及改善河道航运等方面都得到了广泛的应用。文章对单弯水流特性研究成果进行了归纳分析,并对研究成果相对较少的连续弯道水流特性方面进行了归纳与展望。     

粘性细颗粒泥沙水流挟沙力计算公式

1引言由于粘性泥沙不仅大量存在于淤泥质海岸、河口，对那里的河床演变起决定性作用，而且在内陆河流泥沙中也占相当的比重，因此，粘性泥沙水流挟沙力的研究，是泥沙研究中的重大课题，它可以为解决港口回淤、海岸河口演变及挖槽淤积、水库淤积等工程问题提供理论依据，也可以为河流泥沙数学模型提供必要的参数，粘性泥沙水流挟沙力的研究具有现实的意义。由于细颗粒泥沙水流挟沙力往往很大，一般河流中的冲泻质处于次饱和状态，给人造成一种错误印象：即粘性细颗粒泥沙没有水流挟沙力。但是，在考虑水库淤积，尤其是库容曲线的变化及水库…     

长江河道崩岸机理

崩岸是河道平面变表的具体表现形式。崩岸的发生由冲积河流河床演变规律所支配，它与水流动力条件、泥沙输移条件、河床边界条件以及河道形态具有密切的联系。侧重从水流动力条件及泥沙动力学角度出发，分析了长江二元结构组成河岸崩坍的机理。崩岸的发生、发展是以泥沙运动为纽带，通过水流与河床的相互作用来实现的，近岸泥沙运动对河道崩岸的发生有着重要的影响。     

木兰溪下游几个水文泥沙问题探讨

对木兰溪下游洪水淹没，泥沙冲淤及防洪工程引起的水流流速变化和对泥沙运动的影响等水文泥沙问题进行了分析，分析结果指出，若兴建木兰溪下游防洪工程，无论采用何种方案都有洪水归槽，流速加大，泥沙冲淤及河道演变剧烈等水文泥沙问题，必须采取安全有效的工程措施。     

常曲率U型弯道水流结构与泥沙冲淤试验研究

通过在常曲率U型弯道水槽试验中采集的流速和水深过程数据,研究了弯道内水流结构及泥沙冲淤形态,分析了水流与床面之间的相互影响。试验发现:(1)弯道水流结构水面线发生扭曲,水流动力轴线及三个方向的垂线平均流速随流程和横向分布均有变化;(2)由于弯道特有的几何特征,使弯道中水流产生特有的弯道环流运动,弯道环流运动引起弯道泥沙的横向输移,形成弯道凹岸冲刷、凸岸淤积的冲淤特性,反之,床面形态的变化也使水流结构发生改变。研究所得结果可为河流泥沙研究提供参考。     

基于数值模拟的平原河流弯道生态治理研究

建立基于有限体积法的平面二维水动力模型对海河流域鲁北平原典型河流弯道进行数值模拟,模拟研究不同流量和不同河床形态条件下河流弯道水流流速,并根据流速与河床冲淤关系分析不同工况下河床、河道边坡的冲淤变化,选出适宜河流弯道生态治理的河床形态,即在原始自然河床基础上进行拓宽、保持自然状态的河床形态。该河床形态的弯道流速梯度小,可以减缓两岸流速分布的不均匀性,水流动力轴线趋于河道中心线;水流流速分布趋于平缓,水面横比降小,弯顶下游低流速区域小,可以减少泥沙淤积。结合土壤生物工程技术,根据弯道水流模拟分析结果,提出平原区典型河流弯道生态治理的布设方案:弯道处河床只添加生态丁坝,或在主河槽处添加高度为15 cm及以下的潜坝。治理方案模拟结果表明添加生态丁坝可以较好地改善弯道水流流场。     

连续急流弯道水流泥沙的数值模拟

建立了具有连续急流弯道河流平面水流、泥沙数学模型 ,并采用有限差分法对方程进行离散求解。运用该模型对山西省阳泉市桃河治理河段的水流泥沙情况进行计算 ,得到的数值模拟结果与模型试验结果基本相符 ,表明该模型在工程上具有一定的实用价值     

典型河段悬移质泥沙模拟方法研究

河流上修建的水利工程改变了原有河道水流泥沙的运动形式,而泥沙含量众多的悬移质泥沙往往影响着工程或河道的淤积状况,只有深入研究悬移质泥沙的运动形式,运用不同方法模拟河流悬移质泥沙对河道、水库等水利工程的影响,重现河流泥沙运动规律,揭示出悬移质泥沙对工程的影响机理,探求出减少泥沙侵害的技术途径。本文以模型试验设计的最新成果,运用模型试验方法和数学模型计算方法,并结合理论分析和模型试验,研究了天然河道典型河段悬移质泥沙冲淤问题,为解决工程泥沙问题探求一条可靠的途径。     

渭河2017·10洪水特性及影响分析

2017年10月,渭河下游出现了一次近年来较大的秋淋洪水过程,这次洪水具有水位较高、洪峰流量沿程增加、流速较慢传播时间较长的特性,文章从洪水特性和河道冲淤、河势变化方面分析了本次洪水对河道的影响,阐述了多泥沙冲淤性河流"小水座湾"特性,提出了当多泥沙冲淤性河流的弯道发展到一定阶段,弯道对水流顺畅下泄产生的负面影响达到一定程度时,合适的小流量洪水也能对水流走向的改变起到较大作用的结论。     

长江下游河道不同时段水流挟沙力探讨

长江下游河道上起安徽省池州市梅埂(大通),下迄江苏省江阴市鹅鼻咀,属于分汊型河道,干流长约694 km.张瑞瑾水流挟沙力公式形式简单,计算方便,但式中的参数k、m确定比较困难.根据大通水文站多年来实测水文泥沙资料,推导出了长江下游河道在汛、枯期张瑞瑾水流挟沙力不同的表达式.同时,通过分析认为划分长江下游悬移质中床沙质和冲泻质的分界粒径以泥沙粒径级配曲线下脚拐点为宜.     

河道冲刷和清水水流河床冲刷率

在冲积河流里。水流条件变化如洪水、水库泄放清水、河道渠化等使挟沙力不饱和引起冲刷，称为河道冲刷。这与水工建筑造成的局部冲刷不同。河道冲刷深度主要决定于冲刷率和冲刷历时。本研究通过对各种泥沙大量实验，证明了河床冲刷率正比于水流提供的冲刷功率并依赖于泥沙粒径和容重，首次提出了冲刷率公式。经验证，该公式可以用于非恒定流输沙和河流洪水冲刷计算。     

含沙量对冲积河流河型的影响

黄河下游泥沙输送的机理随含沙量的变化很大。黄河下游的河道一般呈游荡型或弯曲型，显著特点是在低含沙量和高含沙量条件下都存在着强烈的河道侵蚀及游荡型河道形态，而淤积和游荡则多发生于中等含沙量条件下。一维数值模型揭示了某些河床形态可能与泥沙密度的垂向层状分布及其阻碍沉降效果有密切关系。泥沙含量不大的情况下水流是次饱和的，流速呈对数曲线分布，泥沙容重呈层状分布，次饱和水流造成河床冲刷和弯曲型河道；高含沙水流情况下，水流的紊动结构造成的含沙量纵剖面变化，形成超饱和水流；在更高含沙量（10—100kg／m^3）情况下，悬移质泥沙可造成垂向几乎为常数的宙沙量纵剖面及对数流速分布。这些可以由泥沙引起容重效应的IDV模型进行验证，而河道形态变化可由3D模型模拟。河流形态模拟揭示了在相对低含沙水流中形成游荡型河道，主要是由于河道淤积、壅水、分汊形成新流路造成。当存在高含沙水流时，河床受到冲刷，水位降低，大堤约束河道，从而减小了游荡强度。另外，落淤速度的降低造成河道淤积减弱，形成冲刷，结果高含沙水流却形成了弯曲型河道。     

黄河水库一维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库一维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力，水流挟沙力，冲淤量的横向分配以及水流，泥沙控制方程的离散，求解等方面进行了探讨，用三门峡水库潼关以下库区１９７４－１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量，冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好，应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计     

粘性细颗粒泥沙挟沙规律试验研究

通过粘性细颗粒泥沙水槽试验研究, 证实粘性细颗粒泥沙在一定的水力泥沙条件下,存在水流挟沙力, 其本身的输沙能力受到粘性泥沙的水流挟沙力限制; 但是在另外一些水力泥沙条件下, 粘性泥沙的水流挟沙力很大, 河流中的粘性泥沙表现为冲泻质的性状, 并不受到粘性泥沙水流挟沙力的制约。另外, 从研究粘性泥沙本身所特有的电化学性质出发,介绍了所推导的粘性泥沙水流挟沙力的计算公式。     

高含沙模型相似律及设计实例

本文提出了既适用于低启沙水流，又适用于高含沙水流的泥沙模型相似律。阐述了进行泥沙模型设计和试验的关键技术。给出了黄河小浪底水利枢纽泥沙模型的具体设计。模型试验的结果表明，按该相似律设计的泥沙模型，可使模型中的水流条件，泥沙运动和异重流的运动规律，河床的冲淤部位，冲淤数量和淤沙粒径与原型达到基本相似。     

FST2DH模型在水流计算中的应用实例

河道水流模拟和河床冲淤计算是河流模拟中经常遇到的问题。FST2DH模型是比较适用于水动力和泥沙计算的二维模型，对局部水工构筑物附近水流和泥沙运动的模拟更具优势，河流桥墩附近的水流模拟实例也说明该模型是方便和有效的。     

黄河沙坡头水利枢纽泥沙淤积特性试验研究

黄河沙坡头水利枢纽水头低、库容小、泥沙量大 ,泥沙问题突出。利用水文系列年泥沙模型试验揭示了枢纽泥沙淤积特性 ,如在弯道水流作用下坝前库区的泥沙淤积、河床电站进口淤积漏斗形状、电站排沙孔排沙效果以及电站尾水渠泥沙冲淤变化等。在模型设计中 ,着重考虑含沙水流宾汉切应力对水流挟沙能力的影响 ,并利用非恒定流的河床冲淤方程推求了冲淤时间比尺     

拟合坐标系下平面二维水流泥沙数学模型及其应用

为适应河道弯曲、狭长的特点，本文引进贴体坐标系进行区域转换，将复杂的河道计算域转变成规则矩形域，使水流泥沙运动方程在规则矩形域上求解运算.本文还建立了一种新的悬沙输移模式，该模式能较好地体现悬沙和床沙的交换机理.利用长江重庆河段九龙滩水沙资料对模型进行了系统的检验，检验表明本模型能够模拟复杂河床条件下水位和流速场，也能够模拟回流区泥沙冲淤规律。     

连续弯道水流运动的三维数值模拟

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述连续弯道水流的三维数学模型,用Shukry的强弯道试验结果对数学模型进行验证.结果表明,该模型能够很好地模拟弯道内水流的流速分布.采用该模型模拟了在不同弯曲度的连续弯道中的水流运动,结果表明:水流流速在弯顶靠近凸岸处较大,而凹岸处较小,弯顶处的水流断面流速分布和下一个弯顶处呈横向对称,且在两弯顶中间形成过渡.由于水流凸岸流速大于凹岸,因此当河岸类型为可侵蚀河岸时,凸岸将可能向后崩退,形成切滩.随着弯曲度的增大,弯道水流动力轴线更贴近凸岸.当河道弯曲到一定程度,一旦遇到洪水,很可能冲开河岸的束缚发生裁弯取直现象,并发展出新的河道.     

临沂柳青河岳坞橡胶坝冲排沙系统设计探讨

根据所新建的临沂柳青河岳坞橡胶坝坝基地质条件进行了橡胶坝冲排沙系统设计,主要包括橡胶坝冲排沙系统的构成、性能试验及冲排沙系统优势分析,并在此基础上进行了冲排沙系统参数如河床侵占系数、含沙量与水流流速、河道束窄段水流流速、橡胶坝坝高、弯道半径、转角及泄槽宽度的标定处理。分析结果表明,该橡胶坝建成运行后各项指标均符合设计及相关规范要求,且河流中80%的泥沙淤积在凸岸位置,其余泥沙均沉积在沉沙池内,河道内泥沙量骤减,冲沙排沙效果优良,实现了防止河道淤积的目的。