钙离子浓度对泥沙淤积干容重影响试验研究

通过静水沉降试验初步研究了天然河水中常见阳离子Ca2 对泥沙淤积干容重的影响。试验结果表明:①Ca2 浓度对泥沙淤积干容重的影响较大,随着Ca2 浓度增加,干容重的变化分为三个阶段:第一阶段干容重减小,第二阶段干容重增加并达到最大值,第三阶段Ca2 浓度继续增加后干容重减小最后趋于不变;②Ca2 浓度相同的情况下,泥沙浓度对干容重影响根据所加Ca2 浓度不同可分为三个阶段:第一阶段(Ca2 浓度在0~4mmol/l之间)随泥沙浓度增加干容重增加,第二阶段(Ca2 浓度在4~10mmol/l之间)干容重与各泥沙浓度在不同Ca2 浓度下的峰值有关,第三阶段(Ca2 浓度大于10mmol/l)干容重随泥沙浓度增加而增加;③Ca2 浓度、泥沙浓度相同时,中值粒径越大干容重越大,且中值粒径大的沙干容重达到最大值所需Ca2 少。     

小浪底库区深层淤积泥沙干容重分析

利用低扰动深层取样设备获取小浪底水库的深层淤积泥沙样品,采用韩其为提出的基于球体颗粒的干容重理论公式,计算了小浪底库区淤积泥沙的初期干容重、稳定干容重和极限稳定干容重,并与现场取样的实测资料和固结试验资料进行了对比。结果表明:理论计算结果和小浪底实测资料、固结试验资料符合较好,适用于小浪底水库淤积泥沙的干容重分析。     

影响含沙水流极限浓度的因素

根据黄河泥沙粘度测验资料，分析了各因素特别是泥沙比表面积、非均匀系数对极限浓度的影响，并建立了极限浓度与二者间的经验关系，用广泛的黄河泥沙资料进行验证的结果肯定了所获公式的精度及实用性。     

水库淤积泥沙干容重分布规律及其计算方法的研究

泥沙干容重是反映泥沙重力特性的一个非常重要的物理指标，现有计算干容重的经验半经验公式存在着使用不便、适用范围窄等问题。本文通过对水库实测干容重资料的分析，阐明了水库泥沙干容重的分布规律，引入浑限空隙率的概念建立了初始干容重、稳定干容重及淤积过程干容重的计算公式，验证计算表明公式具有较高的精度和准确度。     

泥沙管道输送关键流速及其计算方法比较

首先介绍了不同学者对关键流速的定义,分析了其随颗粒粒径、浆体体积浓度等因素的变化规律,然后归纳了当前使用较多和最新提出的关键流速计算方法,最后进行了案例计算并与实测数据进行了比较。结果表明:采用王绍周提出的临界流速概念来定义关键流速是最合理和清晰的;泥沙管道输送关键流速计算推荐使用Durand公式;各家公式一般选择中值粒径d50和平均粒径dm作为特征粒径,故其公式都不能体现级配对关键流速的影响。     

以输移浓度为主要参数的泥石流流量计算

根据沟床水力条件对泥石流浓度的调节作用和泥石流浆体浓度对沟槽输移能力所具有的重要影响，建立了由流域产沙条件来估计浆体浓度，再由沟槽输移浓度来确定泥石流流量的新方法。经对比检验，计算流量与形态调查流量相近，平均相对误差为－6．9％。最大相对误差为－14％。     

泥沙级配的不均匀性及细颗粒含量对粘度的影响

浆体中的泥沙组成及细颗粒含量是引起浆体流变特性变化的主要因素。本文基于前人研究，从褚君达公式出发，着重探讨了泥沙级配组成的不均匀程度及细颗粒含量对浆体粘度的影响，计算分析表明细颗粒泥沙的含量对粘度的影响是主要的；而级配的不均匀性对其影响较小，是可以忽略的，经过对实测资料验证表明，本文所获公式对于解决有关的实际问题是有实用价值的。     

黏性泥石流浆体对拦砂坝冲击规律研究

泥石流冲击力是拦砂坝发生冲击破坏的主要原因,研究泥石流对拦砂坝的冲击力,可为防止拦砂坝发生冲击破坏及拦砂坝结构优化设计提供数据和技术支撑。影响泥石流冲击力的因素众多且各因素影响程度不同,选取泥石流浆体容重、排导槽坡度、排导槽进口泥深3个主要因素进行了敏感性分析;分别对3个因素设立3个水平,运用正交试验设计原理,确立9组试验方案,分别进行数值模拟,以关键点泥石流最大冲击力为评价指标,基于试验结果,运用极差分析和方差分析对以上因素进行了分析;对泥石流浆体及块石冲击作用下拦砂坝的动力响应进行了相关数值模拟。结果表明:排导槽坡度为影响冲击力大小最显著的因素,其次为排导槽进口泥深、泥石流容重;泥石流浆体会对整个坝体产生冲击作用,而块石仅对坝体局部产生影响。     

金属离子浓度对泥沙淤积干重度影响试验研究

天然河流水体中的金属离子对淤积物干重度有很大影响。通过静水沉降试验初步研究了天然河水中常见金属离子Na+,Ca2+和Al3+对泥沙淤积干重度的影响。试验结果表明① 金属离子对泥沙淤积干重度的影响机理均相同,但是高价离子对泥沙淤积干重度影响大;② 离子对泥沙淤积干重度的影响可分为3个阶段,第1阶段干重度减小,第2阶段干重度增加并达到最大值,第3阶段干重度减小最后趋于不变;③ 在不同离子浓度范围内,泥沙浓度对干重度的影响不同;④ 离子浓度、泥沙浓度相同时,中值粒径越大干重度越大,且中值粒径大的泥沙干重度达到最大值所需离子少。     

黏土矿物对泥石流体屈服应力影响的实验研究

一般情况下,泥石流体屈服应力随着泥沙颗粒体积浓度的增大而增大,同时随着黏粒黏性的增强而增强。在此研究基础上,以泥石流体屈服应力为研究目标,选取了蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭土等4种常见的黏土矿物为研究对象,通过改变泥石流体中泥沙颗粒体积浓度、黏土矿物成分及黏粒重量百分含量得出:1一般情况下,黏土成份对泥石流体屈服应力影响的强弱关系依次为蒙脱石伊利石绿泥石高岭土。2泥沙颗粒体积浓度和黏粒百分含量对泥石流体屈服应力的影响呈指数关系。3综合分析泥沙颗粒体积浓度、黏土矿物成份、黏粒百分含量与屈服应力的关系后获得了黏土矿物下屈服应力的关系式。4用野外调查资料验证了上述泥石流屈服应力与泥沙颗粒体积浓度、黏土矿物的关系,具有一定的准确性。     

沙粒形状对泥沙干密度影响初探

在建立分析模式的基础上,采用一种新的方法建立了均匀沙理论干密度的计算公式,并引进形状指数,讨论了沙粒形状对泥沙干密度的影响.指出泥沙颗粒形状对泥沙干密度有较大影响,即泥沙的粒径愈细,形状愈扁平或愈长圆,其干密度就愈小;反之干密度就愈大.     

杭州运西河网沿程含沙浓度和淤积规律研究

为了研究泥沙在杭州运西河网内的沿程输移淤积规律,基于非均匀沙不平衡输移理论,结合黏性非均匀沙起动概率公式和非均匀沙水流挟沙能力公式,得到改进后的河网悬移质沿程含沙浓度计算公式。计算了杭州市从钱塘江引水至运西河网“四港四河”内的悬移质沿程含沙浓度及河网沿程淤积率。结果表明：河网引入钱塘江水后,河网内悬移质含沙浓度呈明显的沿程减小趋势。在引入流量相同时,河网淤积率随引入水体含沙浓度的增大而增大;当引入水体的含沙浓度相同时,河网淤积率随引入流量的增大而降低。研究结果可以为该区域河道清淤提供参考。     

明渠挟沙水流中悬移质的床面平衡浓度

本文通过泥沙颗粒运动的概率密度输运方程，推导出床面附近运动的泥沙颗粒的概率密度函数及相应的泥沙颗粒向上运动和向下运动的通量，建立了计算明渠挟沙水流悬移质床面平衡浓度的关系式。通过与试验资料及经验公式的比较对本文建立的关系式进行了检验，结果表明本文所得计算公式与实际符合较好，可用于悬沙床面平衡浓度的计算。     

水库异重流的三维数值模拟及影响因素分析

不同水沙条件下异重流的潜入位置以及潜入后流速和含沙量的垂向分布规律是研究异重流运动规律的关键要素,对优化水库异重流的排沙调度、提高水库运用效益等至关重要。本文利用SCHISM三维水沙数学模型对水库异重流水槽试验进行了数值模拟,结果表明模型能够得到符合实际情况的垂线流速和含沙量分布,且异重流潜入后的平均厚度、平均流速和平均含沙量均与实测值吻合较好。对异重流模拟结果的分析发现,入口流量和含沙量的增加造成异重流运动速度越快,而入口含沙量的减小和流量的增加会造成异重流厚度增加。异重流垂向流速和含沙量的无量纲化分布受到入口水沙条件的影响,表现在其与断面Froude数的相关性,Froude数越大,则最大流速点与河床的距离越小,最大流速越大;含沙量致密层的厚度越小,对应的含沙量也越大。此外,潜入点位置也受入口水沙条件的影响,表现在潜入水深与入口水深之比随入口Froude数增加而增加的定量关系,由此可以利用入口水沙条件预报异重流潜入的位置。研究结果不仅验证了SCHISM模型用于模拟水库异重流运动的优势,而且丰富和完善了关于异重流潜入点位置及流速和含沙量垂向分布受入口水沙条件影响的变化规律。     

长江中游干流悬沙垂线分布研究

为探明长江中游河段悬沙垂向分布规律,在总结分析相关研究成果的基础上,进一步用实测资料对Rouse公式、张小峰公式、E M Laursen公式、莱恩-卡林斯基公式进行了对比研究及合理性分析,选择适用于长江中游各段悬沙垂向分布计算的合理公式。结果表明:当泥沙颗粒较细且含沙量较小(S0.1 kg/m~3)时,Rouse公式、张小峰公式、E M Laursen公式、莱恩-卡林斯基公式的计算结果与实测资料都比较吻合;在含沙量较小、紊动较大的中泓处,张小峰公式和E M Laursen公式的计算精度高;在长江中游河段近两岸处,莱恩-卡林斯基公式的计算精度较高。     

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。     

论机淤生产中加大泥浆流量的问题

在机淤生产中加大泥浆流量是提高机淤生产率的关键。在保持动力机械以额定性能运行的前提下，泥浆流量的大小主要受含沙量，管道长度及管道出水口中心与临河水位的高差三个因素的影响。通过计算，定量与定性相结合地分析出这三个因素对泥浆流量的影响及影响程度。据此，对于在机淤施工中如何控制各因素以有效地加大泥浆流量提出了建议；同时，从技术革新的角度出发，通过定量地比较分析，对于在机淤生产中采用部分并联管道以提高泥浆     

非均匀沙床面平衡浓度

根据近底非均匀沙交换的随机 力学模式首次从理论上建立起非均匀沙床面平衡浓度公式，将床面平衡浓度表示为起动、不止动和悬浮概率以及单步运动平均时间比B的函数关系。残差修正灰色系统模型和指数拟合关系用于悬移质平衡浓度竖向分布实测资料以获得床面平衡浓度值，据此确定理论公式中的参数B.床面平衡浓度计算与“实测”值比较结果令人满意，意味着本文提出的公式是合理的，可作为悬移质运动微分方程的底部边界条件。     

固体颗粒的群体沉降速度分析

从流体力学原理出发，数值模拟非均匀沙随机分布对流场的影响，推导出固体颗粒群体沉速的理论解。该公式不仅量纲和谐，浓度变化不超过极限浓度值，能反映含沙量与非均匀沙级配变化对群体沉速的影响，而且可避免其它公式量纲不和谐，计算中出现负值或降得过快的缺点。采用黄河实测资料对该公式进行了验证，计算结果与实测资料基本符合。