坡面非均匀沙起动规律研究

文章根据细颗粒泥沙起动特点 ,在坡面泥沙受力分析中 ,考虑了粘着力的作用 ,采用目前国内普遍使用的暴露度概念来反映非均匀沙的荫暴作用 ,将统计方法得到的暴露度引用到泥沙的起动公式中。采用滚动模式建立了坡面粘性非均匀泥沙的起动公式 ,并用试验资料进行了验证。通过试验资料验证的结果表明 ,在坡面粘性泥沙的起动中 ,考虑暴露度和粘性是合理的。     

"蓄清排浑"水库运用方式与淤积过程关系探讨

为减轻水库泥沙淤积,我国研究工作者提出了行之有效的＂蓄清排浑＂运用模式.以往人们对＂蓄清排浑＂的理解基本停留在原则框架的层次,对＂蓄清排浑＂水库淤积过程的认识不够深入.本文采用一维不平衡泥沙数学模型,以溪洛渡水库为案例,针对影响＂蓄清排浑＂水库运行条件最为重要的时间和空间因素,从汛后蓄水时间和汛期限制水位两个方面对水库淤积量过程、三角洲推进、横断面发展和排沙比变化等淤积特性的影响进行了分析.研究结果给出了不同水库运行条件下库区泥沙淤积的一般规律.     

水库可持续利用初步探讨

多沙河流上修建水库,泥沙淤积是危及水库可持续利用的主要原因。本文通过分析水库运用过程中的泥沙淤积变化,展示了水库淤积对水库防洪和工程效益的影响。以溪洛渡水库为例,指出在目前“蓄清排浑”运用模式情况下,水库淤积虽然能够得到相当程度的控制,但仍不能确保主要防洪和兴利库容的长期使用。对泥沙调度仍有相当优化和进一步减淤的必要性。研究表明,充分利用调度和设计潜力,水厍的有效库容能够得到更多和更长期的保留,以实现可持续利用。     

基于浑液面变化的水库异重流不平衡输沙规律探讨

水库异重流是一种特殊的水流现象,在多沙河流水库上利用异重流排沙可提高水资源的利用效率.本文对韩其为推导的水库异重流不平衡输沙规律公式进行新的推导,探讨了该公式在浑液面变化条件下的规律,并利用小浪底水库实测资料进行了验证.结果表明,采用公式计算可提高预测精度.     

论辐流式沉淀池处理黄河高浊度水

对青铜峡段黄河高浊度水泥沙颗粒沉降特性进行了研究,对黄河青铜峡段汛期水质化验、数据收集及高浊度水中泥沙颗粒的沉降特性、浑液面、混凝机理等分析,结合实践经验,对幅流式沉淀池处理黄河高浊度水,池子安全、稳定、经济运行提供了可借鉴的依据,保证了沉淀池安全、经济、稳定运行,确保了汛期4台机组的安全发电、供水.     

明渠浅水回流区泥沙淤积的试验研究

通过试验,系统研究了边墩下游各种糙率条件下的泥沙淤积特性,分析了泥沙淤积的发展过程和变化规律.泥沙主要在矢量流速小于0.1m/s的主流与回流区交界带淤积.试验初期泥沙的淤积速度很快,2.0h后淤积减缓,3.0h基本达到淤积平衡,淤积体的沙脊达到水面.在泥沙淤积大致平衡的条件下,得出了泥沙淤积厚度、淤积面积和淤积体积与水流阻力系数的回归关系,三者均随糙率的加大而增加.     

高含沙水流泥沙组成调整模式探讨

以低含沙水流泥沙组成与调整模式及钱宁等提出的高含沙水流两种极端模式为基础，讨论了高含沙两相紊流情况下泥沙组成与调整的机理,提出了泥沙平均粒烃随含沙量的变化模式等新概念，并用黄河干支流的资料进行了验证。     

黄河水库泥沙模型相似律的初步研究

本文在黄河河道泥沙模型相似律研究的基础之上,针对黄河水库泥沙模型的特点,论证了时间变态的影响及异重流运动相似条件,通过三门峡水库泥沙模型试验的验证,提出了黄河水库泥沙模型相似律.     

模糊神经网络对汛期三门峡水库泥沙冲淤量的计算

本文通过对多年实测资料的分析 ,总结出对三门峡水库泥沙冲淤量影响很大的变量的经验公式。在分析了汛期三门峡水库泥沙冲淤影响因子的基础上 ,鉴于模糊集合论与神经网络和智能预报的研究关系密切 ,可对非线性问题进行智能预报的特点 ,利用模糊神经网络模型对三门峡水库泥沙冲淤量进行了计算。该模型精度满足要求 ,计算结果比较合理 ,适合计算水库泥沙冲淤量     

泥沙淤积对三峡水库9月分旬蓄水的影响

采用9月分旬蓄水的方式,可以较好的应对三峡水库汛后提前蓄水时特大洪水的可能威胁。但随着水库运用时间的增加,泥沙淤积将造成大量库容损失,9月分旬控制水位确定时必须要考虑泥沙淤积的影响。本文通过水库泥沙淤积计算,考虑了泥沙淤积造成的库容损失,对三峡水库9月分旬控制水位进行了深入研究。结果表明,与不考虑泥沙淤积情况下的分旬蓄水相比,考虑泥沙淤积的9月分旬蓄水进一步降低了可能的防洪风险,虽然水库发电效益略有减小,但影响不大。     

斜坡上非均匀沙起动条件初探

在经典力学的基础上，以某一概率作为定量起动标准。考虑到床面颗粒的相互隐暴影响，引入了等效粒径来研究泥沙的起动条件。推导了斜面上非均匀沙的起动条件。计算得到了泥沙起动时临界无量纲切应力参数。采用实测资料对文中所得结论进行了验证，吻合较好。     

基于非线性理论的推移质输沙率公式

基于非线性理论的尖点突变模型,分析了水流条件和泥沙颗粒在床面相对位置对泥沙输移过程的非线性动力学特征的影响,得到尖点突变模型的状态变量和控制变量,建立了定性描述泥沙输移的尖点突变模型,并通过坐标变换和拓扑变换,构建了非线性推移质输沙率公式。经与推移质输沙率实测资料、基于同理论推移质输沙率公式和经典推移质输沙率公式对比,分析了低强度输沙时不同公式计算结果存在差异和高强度输沙时计算精度发生突变的原因,讨论了泥沙起动切应力对输沙率公式的影响,验证了本文公式具有良好的适用性,证明了本文非线性推移质输沙率公式是合理的。     

斜坡上的推移质输沙率公式

为了获得理论更全面、应用范围更广的推移质输沙率公式,基于数理统计方法及力学分析方法,借鉴Engelund推移质输沙率模型,研究了斜坡上推移质输沙率问题。在分析斜坡上泥沙颗粒受力的基础上,考虑了水流近底作用流速的随机性及床面上泥沙颗粒分布的随机性,推导出了斜坡上泥沙起动概率;探讨改进了单位床面上泥沙颗粒数和推移质运动速度的计算式,得到了文中推移质输沙率公式。采用不同坡度的实测资料进行验证,并与其他经典公式计较,结果表明,在不同坡度的情况下文中公式都有较好的适用性,且精度较高。     

以公切角表征的非均匀沙起动流速

引入表征床沙位置的泥沙切点公切线与水平面的交角为参数，依据泥沙起动研究床面表层泥沙由静止到运动的临界条件的观点，确定了以公切角变化范围表征的泥沙起动判别条件，把非均匀沙的荫曝作用与其在床面位置和起动粒径相联系，以公切角表示起动力臂，按照指数流速公式形式，根据滚动平衡条件推导，建立了与床面位置相关的非均匀沙起动流速公式，给出了平均情况下相应于不同粒径的公切角计算式。利用13组，133次实验资料对公式进行了验证，证明公式具有较高的精度。     

利用PTV测量细颗粒泥沙粒径和沉速

细颗粒泥沙粒径和沉速的测量问题目前仍未完全解决,文章提出了一种基于PTV技术的细颗粒泥沙粒径和沉速测量方法。通过室内细颗粒泥沙非絮凝沉降试验研究,分析了图像二值化阈值对泥沙颗粒识别的影响,提出直接采用合适的阈值代替传统的最大类间方差法;根据泥沙颗粒级配以及图像分辨率和采样频率对颗粒匹配参数进行了设定;对粒径和沉速可基于stokes公式互相矫正以保证测量的准确性。总体来看,PTV技术测量细颗粒泥沙粒径和沉速可行,为后续细泥沙絮凝粒径和沉速的研究奠定了基础。     

非均匀沙起动研究

非均匀沙运动规律与均匀沙明显不同。本文从非均匀沙起动的特点出发，阐述了其运动机理，采用滚动起动模式。通过对附加质量力的概念及表达式和相对暴露度参数的引入，推出了非均匀沙起动公式。并用实测资料进行了验证，同其它学者们的公式相比较为合理。同时得到了均匀沙的起动公式，其系数涵盖了其它均匀沙公式。说明本文公式较好的反映了非均匀沙的起动特性。     

非均匀悬移质泥沙弥散速度本构方程

天然河流中泥沙由非均匀颗粒组成，泥沙的非均匀性对于水沙运动和河床演变过程具有重要影响。然而目前非均匀悬移质泥沙研究中很少考虑不同粒径颗粒相互作用，颗粒相互作用对非均匀沙悬浮的贡献仍不明确。本文旨在建立非均匀悬移质泥沙弥散速度本构方程，其可反映非均匀泥沙悬浮的主要力学机制。首先，基于固液两相流理论，建立非均匀沙挟沙水流的两相流方程，充分考虑不同粒径颗粒相互作用力，并推导挟沙水流两相浑水方程以避免相间作用耦合复杂的问题。其次，为封闭两相浑水方程，引入弥散速度的概念，建立非均匀沙各粒径组弥散速度本构方程，揭示非均匀沙悬浮本质上是浑水紊动、颗粒自身作用、其他粒径颗粒作用三种作用共同影响的结果。最后，基于非均匀沙弥散速度本构方程得到非均匀悬移质泥沙的输沙方程，分析非均匀沙浓度垂线分布规律，将其应用于明渠恒定均匀流中，计算的非均匀沙浓度垂线分布与实验数据能较好地吻合。相对于均匀沙公式，在浓度相对较高、粒径差异大的条件下，非均匀沙公式的计算值与实验值符合得更好，进一步验证了非均匀沙弥散速度本构方程能够从力学本质上反映不同粒径颗粒相互作用对颗粒悬浮的影响机制。     

悬移质挟沙能力水槽实验方法探讨

水流挟沙能力是研究悬移质泥沙输移的核心问题之一.对不均匀泥沙,由于细颗粒调整的滞后性,传统循环水槽实验较难获取悬移质与河床泥沙相对应的输沙平衡条件,需要大量精度不高的浓度测量和无法避免细沙在系统中循环影响实验精度.本文通过改进水槽进口加沙和增加出口过滤系统,并采用不平衡淤积方式逼近平衡输沙进行实验和研究挟沙.实验得到从...     

北江干流中下游水沙特性变化及建库影响

定量研究水库的拦沙效应是揭示水库对河道泥沙输移影响的关键之一。在对北江干流中下游近60年水沙特性变化分析的基础上，运用干、支流主要控制水文站实测资料，估算梯级水库拦沙量；基于Brune拦沙率方法，提出北江干流梯级水库综合拦沙率修正式，研究水库拦沙对下游河道输沙量减少的影响。结果表明：（1）与1956—1999年相比，2000—2005年石角站年径流量仅减少6.16%，年输沙量则减少39.17%。其中，干支流水库拦沙合计约142.59万t/a，约占石角站减沙量的52.34%；水土流失工程措施减沙量约占18.83%；径流量减少引起的减沙量约占5.07%。（2）采用修正式计算，现状条件下（2012—2016年），干流梯级水库综合拦沙率约为12.81%，与实测值较为吻合。（3）2006年以来，库区泥沙淤积量与采砂量基本平衡，北江干流梯级枢纽水库拦沙率将在较长时间内维持现状水平。