水流的冲泻质输沙机理研究Ⅱ：实验研究及验证

本文介绍了水流的冲泻质输沙机理的水槽实验研究成果。实验表明，冲泻质与床沙质的区别和转化不仅与水流强度、颗粒粒径有关，同时与细颗粒浓度密切相关，即水流输运冲泻质的能力不是无限的，当上游来沙中冲泻质细颗粒超过水流的最大输送能力后，冲泻质将落淤转化为床沙质。根据理论分析和实验资料建立并率定了水流的冲泻质最大输沙能力计算公式及相应的冲泻质与床沙质分界转化条件，经天然河流大量实际资料验证，符合较好。     

输沙量法与地形法估算河道冲淤量的对比研究

以长江中游荆江新厂至监利河段实测水沙与河道地形资料为基础,采用输沙量法与地形法,分别估算了1987年6月至1991年5月该河段的河道冲淤量,并初步对比分析了2种方法的差异、适用性与关键影响参系数。计算分析表明：①采用输沙量法,假设床沙质冲泻质分界粒径为0.062 5 mm,1987年6月1日至1991年5月31日新厂至监利河段河道淤积量为0.431 4亿t;采用地形法,假设平滩水位为34.0 m,1987年5-6月至1991年5月该河段的河道淤积量为0.4383亿t。2个估算结果非常接近。②影响输沙量法的关键参系数为床沙质冲泻质分界粒径与悬沙级配;影响地形法的关键参系数为平滩水位与泥沙干密度。③在河道冲淤基本平衡和造床条件下,合理确定床沙质冲泻质分界粒径（输沙量法）和平滩水位（地形法）,输沙量法与地形法估算的河道冲淤量可以一致或接近;偏离冲淤平衡与造床条件越远,2种方法的估算结果差异越大。     

悬移质运动规律的分析

本文根据扩散方程在不同参数值和边界条件下的数值解,建立了比较完整的悬移质运动的物理图形,并根据此图形讨论了高含沙水流的挟沙力、冲淤特性及冲泻质与床沙质的划分。     

河流冲泻质挟沙力研究

本文根据多沙河流冲泻质常与床沙质相互转化的事实及试验研究成果，发现在一定水流条件下冲泻质同床沙质相互转化的临界判别标准不仅是分界粒径，同时还存在水流挟带冲泻质能力的阿题，两者是同一同题的两个侧面。文中提出了(严格意义的)冲泻质与广义冲泻质的定义。作者通过水槽试验及野外实测资料的分析，提出了冲泻质挟沙力关系式。挟沙浓度与沙粒摩阻流速的3次方成正比而与粒径的3／2次方成反比。在一定水流条件下．当一定粒径的来流冲泻质浓度超过相应挟抄力时，冲泻质泥沙就会淤积转化为床沙质。通过国内外大量河流实测资料的验证表明，本文得到的挟沙力关系与实际河流资料符合较好，可用以预报冲泻质挟沙力和冲泻质同床沙质的分界粒径。     

床沙质与冲泻质划分方法综述

对床沙质和冲泻质的划分方法进行综述,将前人方法分为三类:经验法、半经验半理论法及理论法。经验法以泥沙粒径为指标,又分为固定粒径法(如0.06mm和0.0625mm等)和级配曲线法(如D5和拐点法等)。半经验半理论法考虑了泥沙和水流属性,以悬浮指标法为代表。理论法包括有效悬浮功法和含沙浓度判别法,其中后者认为冲泻质存在饱和含沙浓度。经验法最为简便,应用最广;悬浮指标和有效悬浮功法由于考虑水流条件,结果相对符合实际;含沙浓度判别法虽然考虑因素最多,但限于公式复杂,目前应用较少。关于床沙质与冲泻质的分界粒径,还应进一步研究水流紊动和泥沙非均匀性等因素。     

水流的冲泻质输沙机理研究I：理论分析

本文理论分析表明，水流挟带的细颗粒是否参与造床，不仅与颗粒大小、水流强弱有关，而且与流域来沙中颗粒浓度密切相关，通过分析细颗粒在床面附近浓度分布，发现细颗粒能够在水流中大量存在，但不参与造床的条件为上游来沙中细颗粒浓度小于水流的最大冲泻质输沙能力；其本质原因是水流相对强度足够大，床面附近作用在细颗粒上的升力大于颗粒浮重，使得细颗粒浓度在床面附近自上向下迅速趋近于零而具有正的浓度梯度，文中将水流输运泥沙分为冲泻质、冲泻型床沙质和床沙质三种，并作出了定量定义，澄清了一些概念上的混乱。     

水流的冲泻质输沙机理研究Ⅰ：理论分析

本文理论分析表明，水流挟带的细颗粒是否参与造床，不仅与颗粒大小、水流强弱有关，而且与流域来沙中细颗粒浓度密切相关。通过分析细颗粒在床面附近浓度分布，发现细颗粒能够在水流中大量存在，但不参与造床的条件为上游来沙中细颗粒浓度小于水流的最大冲泻质输沙能力；其本质原因是水流相对强度足够大，床面附近作用在细颗粒上的升力大于颗粒浮重，使得细颗粒浓度在床面附近自上向下迅速趋近于零而具有正的浓度梯度。文中将水流输运泥沙区分为冲泻质、冲泻型床沙质和床沙质三种，并作出了定量定义，澄清了一些概念上的混乱。     

黄河水库－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－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，用三门峡水库漳关以下库区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，计算结果基本合理。     

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     

对床沙质与冲泻质划分的商榷

本文在阐述非均匀沙挟沙能力机理及规律的基础上,讨论了当含沙量不很大时(大体上相当于50公斤/立米以下),根据补给情况(河床质级配)划分悬移质中床沙质与冲泻质的问题。着重讨论了床沙质与冲泻质具有相同的规律,利用非均匀沙挟沙能力规律,可以完全将其统一起来,因此划分就显得不必要了。并且指出即令要划分,现有划分方法也是不正确的,需要引进水量百分数(在强平衡条件下,它等于河床质级配)来订正。     

非均匀沙不平衡输沙的理论研究

文中首先给出了由我们建立的床面泥沙交换理论导出的非均匀沙扩散方程的边界条件。建立了恢复饱和系数的表达式,包括了强平衡输沙和不平衡输沙两种情况。同时给出了泥沙在床面静止、滚动、跳跃与悬浮的概率方程和数值结果。引进了挟带分组泥沙的水量百分数,它是研究非均匀沙的重要概念和工具。进而论述不平衡输沙时总挟沙能力、挟沙能力级配及有效床沙级配的方程。证实了床沙质、冲泻质与全沙具有统一的挟沙能力。最后从理论上证明了在河道中粗细泥沙发生交换的现象。     

考虑推悬运动特性的全沙数学模型

本文分析了推移质和悬移质的运动形式，运动区域、运动规范、能量来源、挟沙能力及其计算公式，造床作用大小、断面冲淤分布、冲淤同步性、孔隙率、泥沙级配的计算方法以及实测资料所提供的初始边界条件等的不同，提出一个考虑推移质和悬移质不同运动特笥的一维全沙数学模型，其建模地基本思路是：在水流部分计算之后，将程序分两个循环，采用各自的计算方法，分别计算推移质和悬移质在同一水流条件下的上游来沙量、水流挟沙能力、断面实际输沙量、断面冲淤面积、新泥沙级配、冲淤厚度的横向分布、泥沙孔隙率，然后半它们的冲淤厚度按其非孔隙部分为权进行迭加，作为冲冲淤厚度。本文还提出了悬移质冲淤厚度横向分布公式，冲冲淤厚度迭加公式，本模型的计算结果与重庆两江汇合口河工模型试验成果，进行了比较，符合程度较好。     

陕西省大中型水库推移质淤积量的估算

提出了利用水库实测淤积量和水库上、下游水文测站泥沙测验成果估算水库推移质淤积量的方法 ,并用此法对我省石泉等七座大中型水库的推移质淤积量进行了估算分析。     

河流推移质泥沙计算方法

山西省是水土流失比较严重的地区,河流含沙量一般较大,对推移质泥沙及全沙的估算,目前还没有比较理想的方法。本文对水文站和水库大量系列实测悬移质泥沙资料,运用沙量平衡原理分析．提出了山西省不同河流推移质及全沙的计算参数。     

山西省部分河流推移质输沙量的研究

山西是水土流失比较严重的地区，河流含沙量一般较大，对推移质泥沙的估算，目前还没有比较理想的方法，本文通过对水文站和水库大量系列实测资料进行分析，运用沙量平衡原理分析，提出了山西不同河流推移质的计算参数。     

底层泥沙交换和状态概率及推悬比研究

本文首先论述了床面层泥沙静止、推移(滚动与跳跃)和悬浮三种运动状态及它们转移的临界条件，四种基本转移概率和由它们构成的九种状态转移概率。接着利用数字计算结果，给出了四种基本转移概率，并分析了它们的特性。在这个基础上计算了泥沙在床面层处于静止(床沙)、推移(推移质)、悬浮(悬移质)的状态概率。最后作为状态概率的应用给出了推悬比的公式。     

蒋家沟流域非泥石流活动期的输沙特征

实测2008—2009年间蒋家沟非泥石流时期推移质和悬移质的总量,分析非泥石流时期蒋家沟的输沙特征,结果表明:非泥石流活动期推移质含量极大,年输沙量达3.6万t,相当于一次中等规模泥石流的固体物质总量;泥石流对推移质和悬移质含量影响很大,泥石流之后,河道内悬移质和推移质含量呈衰减趋势,其中悬移质呈负幂指数衰减y=y0exp(-bx),推移质衰减速度大于悬移质;推移质粒径范围雨季和旱季差别较大,悬移质则相对一致,悬移质和推移质粒径分布均满足对数高斯分布y=aexp(-(x-b)2/c2);悬移质具有良好的分形特征,能得到其分维值范围,并确定悬移质分形的无标度区的界限,即划分床沙质和冲泻质的临界粒径为16μm,大于和小于该粒径的颗粒组成均具有较好的分形特征。     

沙波运动与推移质输沙率

本文依据沙波运动尺度，从沙波运动角度建立了推移质输沙率表达式，该式既能用于均匀沙又能用于非均匀沙的输沙率计算，并经百余组室内外实测资料的验证，同时与其他公式进行了对比，结果表明，在各种强度的输沙情况下都能较好的吻合。