长江口浑浊带洪季悬沙粒度分布特征

根据长江口2013年浑浊带洪季悬沙粒度的实测数据,分析了长江口浑浊带区域悬沙粒度的分布特性,并与2011年枯季和历史数据进行了对比分析。研究发现,长江口浑浊带洪季悬沙垂线平均中值粒径变化范围在3.9～6.7μm之间;和枯季悬沙垂线平均中值粒径相比,洪季粒径的绝对值和变幅均小;且主要体现在大潮时段,核心区和过渡区的洪枯差别要甚于外缘区。近20年浑浊带核心区的悬沙中值粒径经历了"小-大-小"的变化过程。洪季长江口浑浊带悬沙中值粒径的全潮平均值为5.0μm,其中浑浊带核心区为5.4μm,浑浊带外缘区为4.7μm;垂向上变化幅度较小。浑浊带平均悬沙组分为46%的黏土和54%的粉砂;核心区大潮期间黏土组分沿水深向下从48%减小到32%,粉砂组分从52%增加到63%;小潮期间垂向组分变化较小。河口纵向粒径分布特性分析表明,浑浊带核心区的悬沙受河口外部来源的补充显著。     

葛洲坝水利枢纽三江航道防淤减淤措施的试验研究

长江是我国第一条大河,也是世界上第三条大河,全长6,300公里,通航里程3,200公里,宜昌以上流域面积为100万平方公里。宜昌多年平均径流总量4,529亿立方米,多年平均输沙总量5.2亿吨,实测最大年输沙量7.54亿吨,年最大含沙量10.5公斤/米~3,多年平均悬沙中值粒径0.034毫米,最大悬沙粒径为1.05毫米,多年平均中值粒径大于0.1毫米的床沙质约     

长江河口絮凝泥沙颗粒粒径与浮泥形成现场观测

分别于2006年枯(2月)和洪(8月)季利用较先进又较实用的现场观测仪器,对长江河口絮凝泥沙颗粒粒径、浮泥体及变化过程,以及与此相关的动力因子进行了现场现测,获得一批最新原始观测数据.观测数据显示:长江河口悬沙主要来源于长江流域的细颗粒冲泻质,小于32μm的细颗粒泥沙占80%以上,悬沙单颗粒粒径均值为3.6～6.8μm.在洪季流域来沙集中期,悬沙颗粒较细,均值为3.6～5.5μm,而枯季流域来沙少,悬沙颗粒略粗,均值为5.9～6.8μm;长江河口细颗粒泥沙絮凝环境良好,实测平均絮凝颗粒粒径为61.5μm,是分散单颗粒粒径的10倍多,最小絮凝颗粒粒径为27.4μm,最大为107μm,最大絮凝颗粒出现在0.4～0.7m/s的中等流速时段.在盐水到达的上界线徐六泾区域实测絮凝颗粒粒径相对较小,均值为32.6～60.4μm,而南北槽最大浑浊带区域絮凝颗粒粒径最大,均值为57.3～79.2μm,实测洪季絮凝颗粒粒径比枯季大,洪季均值为60.4～79.2μm,枯季均值为42.5～66.6μm.此外,长江河口浮泥发育与细颗粒泥沙絮凝快速沉降有关,而最大浮泥层常常发生在最大絮凝颗粒粒径出现的后期时段,故长江河口细颗粒絮凝沉降是浮泥形成的主要物质来源.     

长江悬浮物絮凝特征

河流淡水环境的实有絮凝特征及变化过程长期以来缺乏观测和研究.本文利用现场激光粒度仪(LISST-100)实测得到长江流域干流4050km,13个主要站位的絮团大小、分布和沿程变化特征,对比分散粒径和悬浮物浓度,得到认识:长江干流水体的现场悬浮物絮团粒径平均为35 μm(洪季),泥沙中值粒径平均为5μm,絮团粒径比泥沙中值粒径大一个量级,证明了长江干流絮凝现象的普遍存在.上游石鼓至万州,絮团粒径平均为17μm,明显小于中下游絮团粒径,为47μm.上游与中下游絮团粒径的差别,主要是受水动力条件的影响.三峡水库蓄水对于絮凝过程有一定的影响,水库以上缓流区水体滞留时间长,有利于絮团成长;库区絮团经过大坝,被水流打散而破碎,产生解絮过程.絮团在长江干流水体中已经形成,季节性变化不明显,其粒径要比河口絮团粒径小.河口环境下,絮团可以增长数倍.联系已有长江河口絮凝现象的观测研究,河流淡水环境的絮团可作为河口盐淡水环境絮团的背景絮团.全文提示了在研究河流泥沙输运、水库泥沙淤积和河流污染物输送等方面应该充分考虑絮凝的影响.     

三峡工程后长江口徐六泾入海水沙特征变化研究

基于2004-2019年长江口徐六泾断面观测数据，分析了三峡工程修建以来长江入海水沙特征和变化过程。结果表明，三峡水库修建后入海流量年内分配在2010年后出现显著改变，洪季期间的7月流量增大17%,9月减小22%,枯季各月流量升高15%以上。徐六泾多年垂线平均含沙量为0.09 g/L;2010年是徐六泾表层含沙量减少的拐点，减少幅度达50%。2014年以后，徐六泾表中层含沙量呈新一轮下降进一步减少，底层含沙量从2016年开始有所升高，入海含沙量减少趋势放缓。入海泥沙多年平均中值粒径为6.5μm, 2016年以前黏土与粉砂含量之比约为4∶6,砂含量低，之后含砂量平均占比由2%上升到10%,入海悬沙粗化。建坝对入海水通量的年内分配有重要影响，入海泥沙特征变化则受建坝与中下游河流自适应调整的双重影响。     

鄱阳湖入江水道和长江南京段泥沙表面特性研究

为探究泥沙分级后表面特性的变化规律,采集了鄱阳湖入江水道和长江南京段江心洲尾的泥沙,依据粒径分组对泥沙颗粒的级配和表面特性(比表面积、孔体积及孔径)进行了实验分析,结果表明,鄱阳湖入江水道和长江南京段泥沙颗粒均以黏粒、粉粒和细砂粒为主,比表面积范围为3.2²5.12m2/g,属于中孔材料;泥沙颗粒的比表面积随中值粒径的增大而减小,两者呈良好的幂指数关系,即在黏粒和细粉粒范围内,比表面积随中值粒径的减少而迅速减小;与分级沙样相比,混合沙样中值粒径与比表面积的关系与分级沙样趋势相近,量值略大于分级沙样;泥沙颗粒的相对比表面积和轴比较大,当粒径大于15μm时,相对比表面积和轴比随泥沙粒径增大而缓慢增加,而当粒径小于15μm时,随泥沙粒径增大相对比表面积和轴比急剧上升。     

长江口浑浊带枯季悬沙粒度分布特征

根据2011年长江口浑浊带枯季悬沙粒度的实测数据分析,发现浑浊带悬沙粒度分布存在明显的时空差异,同时探讨了近20年的粒度变化过程。浑浊带粒度受动力驱动,大潮垂向分布差异显著且粒径较大,中值粒径表层在7μm左右,中层在10~20μm之间,底层在10~25μm之间;小潮期间垂线分布比较均匀且粒径较小,表中底三层中值粒径分布均在3~6μm之间,中值粒径沿水深的垂向分布梯度很小。浑浊带粒度的空间分布特征表现在:浑浊带核心区域,大潮悬沙粒度中约含有30%黏土,70%粉砂,砂含量较少,砂比例垂向上呈增加趋势;核心区悬沙粒度三组分沿水深的分布在大小潮两个时段变化幅度较大,而浑浊带外缘粒度随潮动力的变化幅度不明显。近20~30年间,浑浊带区域的悬沙粒度中值粒径经历了"小-大-小"的变化过程,三组分也同样经历了一个先粗化再细化的过程。     

长江河口控制站泥沙絮凝特性研究

基于2008-2014年逐月现场激光粒度仪(LISST)在长江口徐六泾的定点观测数据,分析了河口控制站徐六泾的悬沙絮凝特性,研究给出絮团粒径与有效密度及沉速的关系。统计表明絮团平均粒径变化范围20~120μm,比分散颗粒中值粒径(平均5.3μm)大一到两个数量级。絮团的分形维数主要在1.8~2.4,有效密度变化范围70~600kg/m~3,其随絮团增大呈减小趋势。洪枯季对比表明,洪季絮团沉降速度比枯季大18%,平均沉速分别为0.26mm/s和0.22mm/s,比以往估算得到的长江口浑浊带絮团沉速小。由此说明为更好认识流域到河口的泥沙输运过程,有必要针对长江河口不同区域进行分段的研究。     

沙棘柔性坝拦沙效应的试验研究

在野外试验基地进行了沙棘柔性坝拦沙效应试验。基于试验数据,分析了不同含沙水流条件下沙棘柔性坝对沿程含沙量及出入口悬沙粒径分布的影响,并探讨了沙棘柔性坝的阻力特性。结果表明,沙棘柔性坝对不同含沙水流的拦沙效果显著不同,对原型沙B的拦截效果最好,其次为原型沙A,最后为模型沙。对250~1 000μm粒径范围内的原型沙拦截效果最佳,且原型沙含沙量与中值粒径之间呈现正相关关系,对100~1 000μm粒径范围内的模型沙的拦截效果较好。各不同含沙水流条件下的沿程含沙量主要受沙棘柔性坝阻力的影响。本研究有助于深入理解沙棘柔性坝的拦沙效应,并对沙棘植物柔性坝这一生态工程在砒砂岩区沟道的推广应用提供理论依据。     

鄱阳湖和长江泥沙的分级及其表面特性研究

泥沙的表面特性是了解泥沙环境效应的基础。为探究不同来源泥沙表面特性的变化规律和泥沙分级,采集了鄱阳湖入江水道和长江南京段的泥沙,依据粒径分组对泥沙颗粒的级配和表面特性（比表面积、孔体积及孔径）进行了实验分析,结果表明,鄱阳湖入江水道和长江南京段泥沙颗粒均以粘粒、粉粒和细砂粒为主,比表面积范围为3.2~25.12m2/g,属于中孔材料;泥沙颗粒的比表面积随中值粒径的增大而减小,两者呈良好的幂指数关系,即在粘粒和细粉粒范围内,比表面积随中值粒径的减少而迅速减小;与分级沙样相比,混合沙样中值粒径与比表面积的关系与分级沙样趋势相近,量值略大于分级沙样;泥沙颗粒的相对比表面积和轴比较大,当粒径大于15μm时,相对比表面积和轴比随泥沙粒径增大而缓慢增加,而当粒径小于15μm时,随泥沙粒径增大相对比表面积和轴比急剧上升。     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。     

重力坝加高结合部位粘结性能试验研究

针对水库重力式大坝加高加固问题进行试验研究,对后帮式、前帮式、外包式以及戴帽式加高方式建立实验模型评价新旧混凝土结合面的粘结性能。抗折强度试验和微观电镜试验结果表明,四种类型的加高方式,外包式的结合面最大,抗折强度最高,粘结性能最强。采用水泥砂浆处理后增多了结合面的纤维状C-S-H凝胶,增强了新旧混凝土之间的粘结性能,合理的加固方式加上结合面处理有利于提高坝体的安全性能。     

桥梁对水流的影响分析

根据哈尔滨水文水资源勘测总站实测水下地图及水文资料,针对桥梁上、下游浅滩变化,分析桥梁对水流的影响。     

稳定河床水位流量关系单值化原理

采用数理计算方法建立流量与综合落差、稳定流流量计算公式，从而使受洪水涨落和变动回水影响的非单元值的水位流量关系单值化。为精减测次、简化外业洲验，水文预报、水文及整编工作电算化提供了新的分析手段。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

小浪底地下厂房围岩稳定计算地质模型的研究

根据工程勘探资料,在分析小浪底枢纽地下厂房区主要结构面的分布规律及其特征的基础上,建立了几何传真概化地质模型,并采用不连续介质有限元离散化计算模型,模拟计算地下厂房围岩的应力应变。计算结果表明,所建立的概化地质模型符合实际地质状况,计算的应力分布与实测的变形特征相吻合,这与目前按常用的其它模型及连续介质计算的结果有明显不同。