论悬称质含沙量沿垂线的分布

按扩散理论、二相流理论、湍流猝发理论和随机理论对悬移质含沙量沿垂线分布的近期研究成果进行了分析，归纳和总结，得到了一个与张红武分布公式等价，但更简单、应用更方便的结果，给出了应用实例，推导了基于二相流理论，湖流猝发理论和随机理论的悬移质垂线分布的争析公式。     

悬移物质紊动扩散模型

悬移质在水流中的紊动扩散是液体和固体掺混的两相流运动,是许多学科的理论基础。本文从紊动随机模型出发,讨论了悬移质的扩散机理,并建立了随机扩散模型,为该问题的深入研究提供了途径。文中应用这一模型求解了二维、均匀水流悬移物质垂线分布,并证明了以往的扩散理论只是本模型理论的一阶近似。     

明渠湍流床面附近跃移层面颗粒浓度垂线分布

本文以动理学理论的Boltzmann方程为基础，考虑明渠湍流床面附近猝发喷射和清扫运动对跃移层内运动颗粒的不同作用，分析了明渠中泥沙颗粒浓度垂线分布问题，得到了适用于包括跃移层、悬移层在内的统一浓度垂线分布公式。文中着重研究了跃移层内运动颗粒的浓度垂线分布，并将本文结果与实测跃移层内浓度垂线分布及实测跃移层顶部浓度进行了对比，结果表明理论与实验两者符合较好。     

基于湍流猝发的明渠流悬沙浓度分布

泥沙悬浮是湍流猝发直接作用的结果，本文基于这一力学机理，利用湍流猝发平均持续时间和猝发强度构造明渠流悬沙湍流扩散模式。模式涉及的唯一参数线性地随悬沙沉降速度对摩阻流速的比值增大而增大，表征较粗、较重的泥沙颗粒的悬浮需要具有更多能量、持续时间更长的湍流猝发作用与之相适应，物理意义明确。经水槽实验资料验证，本模式可精确模拟悬沙浓度沿垂线的分布。对类似流动中其它异质污染物的湍流扩散，该模式有直接的应用价     

明渠挟沙水流的两相流模式

本文从两相流基本方程出发对明渠挟水流含沙量、流速垂线分布及近底层平均流动特性进行了理论研究，建立了一个新的泥沙扩散方程，并用大量资料进行了验证。结果表明：现有含沙量公式和流速垂线分布公式只是本文理论模式在低含沙量条件下的简化形式。当含沙量增加时，固相泥沙对流动结构的影响亦趋显著而不可忽略。精确模拟水沙流动，需要发展高级的两相湍流模式。     

低浓度固液两相流中泥沙对紊动水流结构的影响

引入摄动分析的理论，尝试定量地描述紊动水流和悬移质泥沙之间的相互作用．应用悬移质泥沙浓度垂线分布公式［１］，分析由此产生的附加雷诺应力，得出了被摄动的速度分布，统一了现有挟沙水流速度分布的两种模式，与文献［２］中已经过验证的速度分布规律十分吻合．用这种分析方法得到的结果是对文献［２］中结果的理论解释，它不仅有助于我们理解低浓度固液两相流流动的复杂机理，而且为进一步的分析和研究提供了一个有益的框架和思路．     

悬移质含沙量沿垂线分布理论研究综述与检验

关于悬移质含沙量沿垂线分布有多种不同的理论及分布公式。对各种悬移质含沙量沿垂线分布理论进行总结分析,并对Rouse公式、张红武公式、张小峰公式用实测资料进行对比研究,发现张小峰公式在含沙量较小时精度较高,张红武公式在含沙量较大时精度较高。     

悬移质含沙量沿垂线分布

根据悬移质扩散理论,含沙量沿垂线分布同流速分布有关.指数流速分布公式比较符合实际,但未见与其相应的明渠含沙量分布公式,本文导出了这一公式.引用实测资料验证的结果表明,公式结构正确,在含沙量较高时比劳斯公式更符合实际,这一优点在中下部流层尤为明显.文中还就含沙量对流速分布的影响、悬浮参数的取值等问题进行了初步探讨,获得了一些有益的成果.     

基于涡量-动量传递理论的天然河流流速与含沙量垂线分布公式

流速分布规律的研究是揭示水流流动特性的关键,含沙量分布规律的定量描述是研究悬移质运动的基础。鉴于同室内水槽试验资料相近的经典公式,同天然河流实测资料存在较大差距,本文在回顾前人研究成果的基础上,首先以涡量传递及动量传递理论为基础,对涡团模式建立的掺长积分取平均值后,求解恒定二维均匀紊流时均运动方程,得出了紊流流速垂线分布公式。然后,运用所得流速公式确定悬移质扩散系数,求解平衡情况下的扩散方程,得出了悬移质含沙量垂线分布公式。实测资料检验结果表明,本文建立的公式能较好描述天然河流流速及含沙量垂线分布规律,且克服了前人经典公式的理论缺陷。     

悬移质分组含沙量垂线分布计算

以张红武、赵连军等人的含沙量沿垂线分布公式、悬沙平均粒径与中值粒径沿垂线分布公式及泥沙级配计算公式为基础,提出了悬移质泥沙分组合沙量沿垂线分布的计算方法,并对其合理性进行了分析.结果表明,该计算方法计算的悬移质分组合沙量与实测结果吻合较好.     

有浮泥水域的平面二维泥沙数学模型研究

近底泥沙存在底沙和悬沙的频繁交换,数学模型难以精确模拟,浮泥的发育更使近底泥沙边界条件趋于复杂,一个有效的平面二维泥沙数学模型需要正确处理挟沙力、起动流速、泥沙沉速等泥沙参数,本文应用罗肇森对浮泥研究得到的理论和经验公式,成功模拟了椒江口和灵江河段的潮流运动及水体含沙量分布特征,合理预测了水下地形的冲淤变化特点,对有浮泥发育的河口及近海水沙模拟研究作了有益的探索。     

珠江磨刀门河口悬沙浓度变化特征分析

根据2011年枯季和2012年洪季在大、中、小潮期间的多点同步现场观测资料,分析研究了磨刀门河口悬沙浓度变化特征。结果表明:磨刀门口悬沙浓度纵向分布呈近岸高,远岸低的趋势;横向分布具有季节性差异,洪季主槽大于滩地,枯季滩地大于主槽;垂向分布洪季主要以斜线型分布为主,枯季主要以抛物线型分布为主。潮周期平均含沙量大潮普遍大于中、小潮;洪、枯季磨刀门口外落潮含沙量普遍大于涨潮含沙量。洪季含沙量混合较为均匀,落潮时含沙量增大,涨潮时含沙量减小,枯季含沙量分层明显,。受波浪潮汐作用,一个周期内有多次明显的再悬浮过程,涨潮时增大,落潮时减小。     

永定新河二维输沙有限元数值模拟

本文应用不平衡输沙原理，并采用一种集中质量矩阵的“迎风”有限元方法对二维泥沙扩散问题建立了数学模型，该模型对永定新河北塘河口作了数值模拟计算，计算的结果与实测的水位、流速、沙量过程进行了验证，验证结果是合理的。     

往复流作用下悬移质泥沙运动规律的数值研究

本文从水沙两相紊流的双流体数学模型出发,采用直接数值计算的方法,研究了海床面附近边界层内往复流对悬移质泥沙运动的影响。研究方法的有效性通过典型问题的流速分布、紊动能量分布以及泥沙浓度分布的计算结果和实验观测结果的比较得到了良好的验证。本研究还探讨了往复流条件下各类相间作用力的时空变化规律及其对悬移质泥沙运动的影响。     

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料，利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布，并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析。结果表明，计算值与实测值较为吻合。     

悬移质泥沙输移扩散方程适用条件的讨论

悬移质泥沙的输移扩散是泥沙运动力学的基础问题之一,学者们基于不同理论对其运动规律开展了深入研究。基于已有研究,本文主要讨论了不同理论下扩散方程的适用条件。研究结果表明,传统的Rouse扩散方程及其修正式仅适用于泥沙浓度较低、颗粒惯性小至可忽略的条件;两相流理论下的扩散方程由于未考虑颗粒惯性效应,同样只适用于浓度较低、颗粒较小的条件;近期Snehasis Kundul和Koeli Ghoshal基于漂移速度建立的扩散方程由于考虑了升力、颗粒惯性等因素对悬移质分布的影响,使其适用范围相应变大,但在确定泥沙扩散系数上仍然采用的是经验公式,应用上会受到实验资料的限制。基于动理学理论的扩散模型包括基于PDF方程的扩散方程和弥散方程。两个模型中,除了重力沉降和紊流扩散作用外,由于考虑了升力、颗粒紊动、颗粒惯性等影响因素,其在浓度较高、颗粒惯性较大时仍适用,具有普适性。尤其是弥散方程,能够反映颗粒浓度、颗粒紊动、颗粒碰撞等不同机制对泥沙悬浮的影响,全面阐释了悬移质泥沙扩散背后的力学机理。     

黄东海表层悬沙浓度次级锋面及其季节变化初探

选取了1998-2002年连续五年的比较完整的由SeaWiFS卫星水色遥感资料反演得到的黄东海表层悬沙浓度资料,辅以同期的归一化离水辐射率资料,对黄东海表层悬沙浓度(次级)锋面的分布特征及其季节变化进行了分析,得到以下结论:在黄东海海域主要存在8个悬沙浓度锋面,冬季各主要锋面都发展成熟,展现出良好的形态;在黄东海大致存在两种悬沙浓度锋面,一种是高悬沙浓度锋面,对应悬沙浓度等值线10～30mg/L,另一种是低悬沙浓度锋面,即次级锋面,对应悬浮泥沙浓度等值线2～6mg/L。悬沙次级锋面季节变化显著,2月向外海输运最远,8月离岸最近,5月和10月为过渡时期;冬半年,次级锋面的分布范围与锋面强度成反比;黄东海悬沙次级锋面的季节变化是水动力条件季节变化的结果和反映,其中风浪的掀沙作用和冬夏季显著不同的环流结构是主要控制因子。次级锋面的存在,在远源区现代沉积中心的形成中起关键作用。     

水库下游悬移质泥沙沿程恢复研究进展

水库下游悬移质泥沙沿程恢复是河流泥沙动力学研究的难点问题之一。对该问题的研究有助于推动学科发展,解决工程实践中的有关问题。针对此现状,归纳总结了平衡及不平衡输沙条件下悬移质浓度垂线分布、悬移质沿程恢复的天然河道实测资料分析和恢复饱和系数等方面的研究成果,认为在不平衡输沙条件下悬移质泥沙垂线分布研究及实测数据的获取、分析等方面还存在一定的不足。在此基础上,提出有必要进一步开展水库下游悬移质泥沙沿程恢复研究,特别是利用精准的测量仪器,开展科学合理、系统全面的水槽试验是丰富该研究成果的必要手段。     

长江河口悬沙浓度变化特征分析

2003年2、7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文观测,本文以此次观测资料为基础,采用数理统计、水文学等方法以江阴-南通-徐六泾-南支-南港-南槽(北槽)的格局对长江河口悬沙浓度的时空变化特征进行了分析研究。分析结果表明:(1)徐六泾节点至江阴潮流界河段主要受径流影响,悬沙浓度比较稳定,而在徐六泾以下多级分汊区段,由于各汊道的分流比等因素的不同,悬沙浓度的分布也存在着差异;(2)悬沙浓度受径流、潮流作用影响具有明显的季节变化,潮周期变化;(3)涨、落潮悬沙浓度大小与流速大小密切相关,但存在着一定的滞后性;(4)单宽输沙量在时空上存在着复杂的变化;(5)在长江口南北槽拦门沙最大浑浊带中,泥沙的再悬浮过程比其他河段复杂多变,同时也存在着一定的规律性、周期性。     

江苏辐射沙洲陈家坞槽悬沙变化过程及垂线分布资料分析

本文对辐射沙洲陈家坞槽14号站位连续2个潮次的水文、泥沙测量资料进行了分析研究,论述了在非恒定流作用下泥沙的悬浮与沉降过程。定量分析了重力作用与紊动作用对含沙量和床面变形率的影响关系。对水体悬沙的垂线分布进行了拟合,给出了对数拟合关系式,并对该关系式进行了讨论和验证,初步明确了陈家坞槽主槽的悬沙垂线分布基本特征。