实体模型变率研究

 通过系列变率模型试验研究表明,模型变态对水流与泥沙运动均有不同程度的影响：当变率不大于10,且分流角与两汊过流横断面面积相差均不大时,模型变态对汊道的分流比影响甚微;当变率大于4、模型宽深比小于5时,模型变态对纵向垂线平均流速分布、弯道水流动力轴线及其河床变形影响较大,并且模型变态对泥沙冲淤相似的影响较对流场的影响更为敏感。研究还表明,模型变率大小的选择与研究问题的性质密切相关。     

河工模型变态问题研究进展

对河工模型几种变态问题及其对水流运动、泥沙运动和河床变形的影响进行了回顾与评述 .几何变态对顺直河段、弯曲河段和分汊河段的水流运动影响程度是有差别的 .几何变态对推移质和悬移质泥沙运动的影响也不一致 .应根据实际情况选择合适的几何变率 .时间变态对水流运动和河床变形的影响十分复杂 ,时间变率应受到严格控制 .     

南水北调中线工程滹沱河河工模型试验比尺设计

滹沱河河工模型试验比尺设计在遵循水流重力和阻力相似条件的基础上,通过对几何变率、糙率比尺、悬移质及床沙粒径比尺的影响分析,确定了滹沱河河工模型试验比尺,经"96.8"洪水验证,水面线、水位流量关系及河床冲淤与原型基本相似,说明模型试验比尺设计正确。     

基于CCHE模型的石门子渠首弯道水沙数值模拟

采用CCHE 2D软件中的k-ε闭合紊流模型,对大西沟石门子渠首人工弯道段进行二维水沙数值模拟研究,得到弯道水位横比降、典型断面泥沙冲淤形态、泥沙的横向输移现象以及泥沙冲淤后的河床变形,并将断面泥沙冲淤形态与物理模型试验数据进行对比,二者吻合较好,并且符合弯道凹岸冲刷,凸岸淤积的机理。通过对比分析可知,CCHE2D软件在用于模拟弯道水沙运动时,可充分展现弯道环流作用下的泥沙冲淤效果,但对于横断面环流作用下的流速矢量分布及水沙变化过程还需借助三维软件。     

黄河动床河道模型的相似原理及设计方法

本文介绍了黄河动床模型试验的基本方法,包括相似条件、变率的选择、模型沙的选配、以及模型加糙方法等。本文认为黄河河床宽浅、泥沙细、河床冲淤变幅大,进行黄河动床模型试验,应该根据黄河的水沙特点及边界条件和试验任务来选择相似准则和模型变率。根据我们的经验,黄河动床模型的变率与水平比尺和垂直比尺之间的关系为,底沙运动相似条件为悬沙运动相似条件为,悬沙比尺与底沙比尺之间的关系为。黄河动床模型的水深不大,形成沙浪后,在主槽内,不必加糙仍有可能满足阻力相似条件,其办法是按照公式(24)选择模型沙及模型比降。按照上述方法,进行了几个模型试验,均取得了河床冲淤、水位变化过程与原型基本相似的验证试验成果。     

黄河源弯曲河流的河段尺度横向冲淤特征研究

弯道横向迁移是弯曲河流周期性演变的主要特征,也是横向冲淤的累积性结果。为认识弯曲河流年际时间尺度下的河岸迁移规律,2018—2020年在黄河源麦曲和兰木错曲河段开展了连续3年的无人机航测。通过影像后处理技术生成高精度地形,对河段尺度的河岸迁移和弯道冲淤特征进行探讨。结果表明:边滩的淤积外延驱动边滩-凹岸宽度的变化,所以弯道河宽变化值超过0.1B（B为河宽）的河段总是位于弯顶段。两个弯曲河段凹冲凸淤特征明显,凹岸侵蚀峰值与凸岸淤积峰值在弯道出口段呈对称分布。麦曲河段的凸岸边滩冲淤共存,但整体淤长,凹岸岸线的冲退宽度反映了河岸侵蚀状况。     

运用正交数值网格计算平面二维河道推移质冲淤

本文对平面二维非均匀推移质冲淤计算进行了研究,针对推移质输沙带具有靠近弯道凸岸、一般不进入回流区的特点,采用文献[1]的数值网格生成方法和流场计算方法,生成在凸岸密集、在立轴回流区稀疏的正交数值网格和计算流场,既可节省计算时间和内存,又能提高推移质冲淤计算精度,运用文献[2]的“可动层”概念,提出床面“可动层”泥沙级配计算方法,考虑了床沙级配随冲积层深度的变化,文中以长江重庆九龙坡弯道河段正态模型为例,计算了非均匀推移质冲淤河床变形,其结果与实测资料基本一致,     

运用正交数值网格计算平面二维河道推移质冲淤

本文对平面二维非均匀推移质冲淤计算进行了研究。针对推移质输沙带具有靠近弯道凸岸、一般不进入回流区的特点,采用文献[1]的数值网格生成方法和流场计算方法,生成在凸岸密集、在立轴回流区稀疏的正交数值网格和计算流场,既可节省计算时间和内存,又能提高推移质冲淤计算精度。运用文献[2]的“可动层”概念,提出床面“可动层”泥沙级配计算方法,考虑了床沙级配随冲积层深度的变化。文中以长江重庆九龙坡弯道河段正态模型为例,计算了非均匀推移质冲淤河床变形,其结果与实测资料基本一致。     

湘江株洲航电枢纽坝区河段河床变形预报试验研究

试验研究采用正态河工模型,模拟湘江株洲航电枢纽坝区河段宽级配河床质泥沙运动。在模型河床变形验证相似的基础上,研究一期(左汊)、二期(右汊)围堰施工工况和枢纽正常运转条件下河床冲淤变化规律,以及对船闸下引航道口门区及连接段航道的影响;同时推荐了该区域航道整治推荐方案,为设计提供科学依据。     

潮汐河口悬移质动床实物模型的理论与实践

河口泥沙一般较细，其河床变形多取决于悬移质的运动。文章论证了悬移、起动与河床变形相似为潮汐河口悬移质动床实物模型泥沙运动的主要相似条件，模型沙主要按悬移与起动相似条件选择；提出并介绍了采用轻质沙后挟沙相似的满足、时间变态的处理原则与经验；此外还讨论了模型选沙中的一些理论与技术问题。     

河口海岸全沙模型相似理论

在讨论潮流和波浪的基本方程式及其相似条件之后，阐述了本文作者 近年来的潮流和波浪作用 下泥沙运动 基本规律方面取得的 研究成果。在此基础上，提出了悬沙和底沙物理模型的相似理论，特别是全沙变态模型的相似理论，按此相似理论，可在一个模型中进行潮流与波浪共同作用下的全沙试验。     

基于均匀正交设计的消力池内双层悬栅布置优化试验

由于在消力池内布置双层悬栅对消能效果影响少有研究,考虑到单宽流量、悬栅栅条数、栅距和层距等影响因素,采用均匀正交设计,考察4因素3水平,选择UL9(34)优化方案进行模型试验,对比了不同流量和悬栅布置型式组合下消力池内下降水深及消能率。试验结果表明:不考虑单宽流量时,消力池内布置双层悬栅,下降水深受层距、栅条数以及栅距影响较大,其中层距改变影响最大,消能率受这些影响因素影响较小;单宽流量较小时,层距和栅距均与下降水深成正比关系,单宽流量较大时,层距与下降水深成正比关系。     

山前冲积扇河流变态动床模型与比降变态

山前冲积扇河流通常宽浅、比降大，且河床粗糙，阻力大。其动床模型中根据起动相似选定的模型沙往往难以满足糖率相似的要求，此时应该采用比降变缓的比降变态方法使阻力达到相似。即根据起动相似和模型糙率相似确定比降的比尺，模型比降变态的变率系数与几何变率、起动流速系数比尺、沙粒糙率系数比尺和有效重力比尺有关。将比降变态方法应用于南水北调工程穿沙河段的动床模型，实验结果表明，比降变态的方法可以使模型糙率和阻力满足相似要求。     

浑水异重流潜入理论模型及影响因素研究

现有关于异重流潜入现象物理机制的研究较少,所建立的理论模型普遍只考虑流量和含沙量,事实上,异重流的潜入受多个水力因素共同作用.本文从异重流潜入过渡区的动量方程和能量方程出发,建立理论模型,并结合水槽试验予以模型参数的率定及模型的验证.该理论模型包含流量、含沙量、坡度、阻力系数、断面宽深比等多个水力因素,经分析发现:含沙量增大、流量减小、坡度增大、阻力系数增大、宽深比增大,更易形成异重流.随着含沙量减小,坡度的影响更明显,而阻力系数和宽深比的影响会减弱.     

不同来源区洪水对黄河下游游荡河段河床横断面形态调整过程的影响

以黄河下游实测流量过程等水文资料为基础 ,从流域系统的角度出发 ,以洪水作为联系流域系统各子系统耦合关系的指标 ,揭示了不同来源区洪水对黄河下游游荡河段洪水前后河床横断面形态变化的不同影响及其原因。上少沙来源区洪水使河床形态变宽浅为主 ,变宽浅主要由于主槽淤积所造成 ;下少沙来源区洪水使河床宽深比以变窄深为主 ,主要由于主槽冲刷所造成 ;多沙粗沙来源区洪水造成河床宽深比减小 ,主要由于高含沙洪水淤滩刷槽所造成 ;多沙细沙来源区的洪水后宽深比变化不大 ,仅略减小 ,也存在淤滩刷槽的过程     

水流作用下的悬沙垂向扩散系数

利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波-流-泥沙变坡水槽,进行系列二维均匀流平衡输沙情况下悬沙扩散特性研究实验.根据实验数据,计算不同水流情况下的悬沙浓度垂向分布,确定悬沙垂向扩散系数及它的垂向分布.所得结果表明悬沙垂向扩散系数与水流扩散系数成正比,其比例系数正比例于摩阻流速;悬沙扩散系数的垂向分布可用抛物线来描述.     

泥沙模型时间变态影响消减措施探讨

针对长江中下游河段泥沙模型时间变态影响及其消减措施的问题,通过回顾以往相关研究工作,分析了时间变态成因及其影响,并评述了消除或减弱泥沙模型时间变态影响的有关措施或设想。在此基础上,以长江南京河段泥沙模型为实例,基于调整模型水沙过程概化方式的思路,进行了消减时间变态影响的试验研究。结果表明:按水沙过程逐日平均概化方式进行泥沙试验基本可行,有望在长河段模型试验中解决或改善时间变态所带来的涨水水量不足和落水水量排除的难题。     

空腔回流区水沙特性的计算分析

建立了回流区水深平均平面二维水流泥沙数学模型，提出了平衡输水模式下回流区泥沙淤积计算方法；工江科学院空腔回尼沙淤积水槽试验数据，验证了回流区泥沙淤各计算方法的可行性和精度；通过数模计算分析，一方面加深了空腔回流区环流结构及含沙量分布的机理认识，另一方面研究了模型主炫对回流区水沙特性的影响。     

STUDY ON TOTAL SEDIMENT TRANSPORT BY FLOW

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＦｏｒｎａｔｕｒａｌｒｉｖｅｒｓｗｉｔｈｒｉｃｈｓｅｄｉｍｅｎｔ ,ｔｈｅｍｏｖｅ ｍｅｎｔｆｏｒｍｓｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗ .Ｇｅｎｅｒａｌｌｙｓｐｅａｋｉｎｇ ,ｔｈｅｒｅｍａｙａｐｐｅａｒｔｈｒｅｅｆｏｒｍｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ;ｓｕｓｐｅｎｄｅｄｌｏａｄ ,ｄｅｎｓｉｔｙｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｂｅｄｌｏａｄ .Ｗｈｅｎａｄａｍｉｓｃｏｎｓｔ…