波、流共存时的床面剪切力和泥沙运动

利用边界层理论，导出了床面剪切力，综合摩阻系数，综合速度和综合摩阻速度，建立了波浪，水流共同作用下的泥沙起动和水体挟沙力公式。     

非线性波输沙过程与挟沙能力研究

采用雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型建立波浪水槽,并耦合泥沙输运模型构建波致悬沙输运模型.通过与实验数据的对比,显示此模型能够较好地模拟非线性波作用下泥沙浓度的时空分布.针对沙质泥沙,进一步分析了非线性波挟沙力随波参数的变化规律.分析结果表明,周期平均泥沙浓度的垂向分布随波高和周期的增加而增加...     

多沙河流挟沙力研究

本文依据黄河中下游干支流１４个水文站的实测资料，吸收了近年来高含沙水流的研究成果，用多元回归的方法建立了悬移质水流挟沙力的计算公式。公式将高含沙水流和一般含沙水流的挟沙力计算统一起来，并对多沙河流的挟沙机理做了初步分析，反映了泥沙级配、河道形态、来水含沙量等因素对水流挟沙力的影响。对采用的４３６组微冲微淤或相对平衡资料的验证表明，其总体相关系数ｒ＝０．９８，标准差σ＝０．３１，计算结果与实测资料符     

东北地区河口潮流挟沙能力的研究

统计分析了东北地区四个主要河口及口门外潮流的悬移质含沙量的观测结果,发现当水体相对紊动强度较弱时(相对紊动强度用水流对泥沙的有效作用力Fb与泥沙颗粒间的粘结力Fc之比Fb/Fc表示),即Fb/Fc<3时(此时含沙量小于0.8kg/m3),泥沙絮凝对泥沙的悬浮有显著的影响;而当Fb/Fc≥3时,这种影响可以忽略。本文将一日内涨、落潮阶段的平均流速、平均水深和平均含沙量作为特征参数,给出了东北地区四个主要河口及口门外涨、落潮水流的含沙量(水流挟沙力)计算公式,虽然这四个河口的潮汐特性、泥沙组成差异较大,但它们潮流的悬移质含沙量都可以被同样的水流挟沙力公式所描述,显示出本文给出的计算潮流的挟沙能力公式具有较好的普适性。     

黄河口潮流波浪挟沙能力研究

在前人研究的基础上,首先根据能量平衡原理得出了波浪挟沙力表达式,再将风暴和潮流对水流挟沙能力的影响一起计入水流挟沙能力,并考虑到河口水流所能挟带泥沙的含量是波浪、潮流、风暴同时叠加挟沙的结果,得出了潮波风暴水流挟沙能力计算公式.检验表明,计算值和实测值比较接近,可以用于实际工程中.     

粘性细颗粒泥沙挟沙规律试验研究

通过粘性细颗粒泥沙水槽试验研究, 证实粘性细颗粒泥沙在一定的水力泥沙条件下,存在水流挟沙力, 其本身的输沙能力受到粘性泥沙的水流挟沙力限制; 但是在另外一些水力泥沙条件下, 粘性泥沙的水流挟沙力很大, 河流中的粘性泥沙表现为冲泻质的性状, 并不受到粘性泥沙水流挟沙力的制约。另外, 从研究粘性泥沙本身所特有的电化学性质出发,介绍了所推导的粘性泥沙水流挟沙力的计算公式。     

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。     

基于两相流模式的水流挟沙力研究

水流挟沙力是泥沙研究中一个重要课题,是指在一定水流和边界条件下单位水体能够输移的饱和含沙量。当水流挟带的泥沙量与挟沙能力匹配时,河床不冲不淤;当水流挟带泥沙量与挟沙能力不匹配时,水中泥沙将与河床泥沙发生动态交换,床面淤积或冲刷,对河流床面高程产生影响。作者从考虑悬移质含沙浓度的水沙两相流基本方程出发,导出两相流瞬时能量方程并由此建立新型水流挟沙力公式,收集水流挟沙力水槽试验资料对公式中的系数进行率定。采用另外一些水槽试验资料及河流观测资料对所推求挟沙力公式进行验证,结果表明本文建立的水流挟沙力公式对低含沙水流有较高的适用性。     

拟焦沙阻力特性及水流挟沙能力试验研究

为了确定实体模型中拟焦沙的有关相似条件,通过水槽试验对其阻力特性及水流挟沙能力进行了研究,结果表明:拟焦沙的糙率为0.012～0.019;含沙量小于10 kg/m3时,水流挟沙力拟合公式计算值与实测值吻合较好.     

挟沙水流的冲刷率及河床惯性的研究

在清水水流河床冲刷率的实验研究基础上，本文进一步研究了挟涉水流来沙率对冲刷率的影响。结果说明挟抄水流的冲刷率随来沙率与水流输沙力欠饱和度之比以负指数律降低。当来水挟抄率与水流饱和输抄率相等时，冲刷率降刊0。河床惯性是河床在非恒定流中一种重要的动力学性质。利用河床惯性与冲刷率的关系测量了各种沙样的河床惯性值。发现河床惯性随床沙颗粒分选系数增大而增大，分选系数很大时趋近于极限值50t／Tn0。利用河床惯性和河床变形方程得出了冲刷过程中水流输沙率沿程和随时间的变化规律，结果说明水流输沙率欠饱和度向下游以负指数律下降，这与冲刷率随实际水流挟沙率与欠饱和度之比以指数率下降的规律有耜同意义。河床惯性愈大，实际水流输沙率增长得愈慢。河床惯性与于容重及摩阻流速之比构成的无困次数A。代表河床变形和水流实际挟沙量对水流挟沙力变化的响应程度。     

波流耦合作用下紊流边界层水沙数学模型

在河口地区,波流相互作用下紊流边界层的泥沙起动输移规律非常复杂,深入探讨其泥沙运动规律很有必要。该文基于波浪边界层的控制方程,引入了时均水流压力,通过波流相互作用下的摩阻流速反映波浪与水流的夹角,用标准k-ε模型封闭方程,建立了波流叠加的紊流边界层内的弱耦合水流模型,分别讨论了波浪速度振幅、时均流速等的分布情况,与实测数据对比得到了较好的模拟结果。其次,基于水流模型建立了泥沙模型,采用对称振荡流和波流相互作用两种情况下的泥沙实测数据验证了泥沙模型的正确性,讨论了不同分布规律的涡黏系数对于模型的影响,为实际工程提供理论参考,结果具有一定的指导意义。     

总沿岸输沙率公式比较研究

沿岸输沙率的估算是研究沙质海岸工程泥沙问题的重要环节,目前各家总沿岸输沙率公式的计算结果往往存在较大差异。为评价公式在不同条件下的精度,收集了三组高质量沿岸输沙现场和实验室观测数据,将实测数据和CERC公式、Kamphuis公式、van Rijn公式、《海港水文规范》公式的计算结果进行比较。结果表明van Rijn公式的计算结果与实测值吻合最好,其次为《海港水文规范》公式。CERC公式中系数K在不同条件下的取值有所变化时也能与实测值吻合较好。Kamphuis公式的计算结果与实验室观测数据吻合最好,但对于现场观测数据计算结果则偏小。     

鄱阳湖入江水道输沙能力与出湖沙量关系及冲淤调整规律

鄱阳湖是长江流域生态系统的重要组成部分,近年来鄱阳湖枯水水位下降、枯水时间提前呈常态化和趋势性变化引起了广泛研究。鄱阳湖入江水道作为江湖联系的纽带,在江湖关系演变中起着重要作用。特别是2001年以来,入江水道演变和出湖沙量出现了显著和复杂的变化过程,其原因存在明显争议。本文采用水文泥沙观测资料结合机理研究,分析阐明了鄱阳湖入、出湖水沙变化与入江水道挟沙能力变化关系及冲淤调整规律。研究结果表明：入江水道代表断面月流速与湖口月出湖含沙量成正比,鄱阳湖出湖沙量与入江水道输沙能力直接相关;入湖泥沙对入江水道演变的影响是缓慢的,入湖沙量集中的4—6月,1985年前后各月出湖沙量减少量和减小比率都小于入湖沙量减少量和减小比率,都大于输沙能力减小比率;1998—2010年与1955—1998年比,月出湖含沙量变化比率与入江水道月挟沙能力变化比率具有较好关系;从出湖含沙量与代表断面流速关系看,1999—2010年出湖含沙量在不考虑断面变化情况下总体低于1955—1998年相关线,考虑断面扩大后则高于1955—1998年相关系,说明1999—2010年出湖含沙量增大和入湖水道断面扩大是冲刷和采砂共同影响的结果;入江水道下段代表断面2011—2020年同流速下顺出湖含沙量与1955—1998年关系线基本一致,而上段代表断面则明显低于1955—1998年关系线,说明入江水道下段已趋于稳定,上段仍可能会有一定的冲刷调整,引起湖区枯水位继续有所下降。本文研究结果对明晰鄱阳湖入江水道冲淤变化、长江与鄱阳湖相互影响复杂关系和指导鄱阳湖保护与治理具有重要意义。     

基于含沙量分段的人类活动对延河水沙变化的影响分析

采用延河甘谷驿水文站控制区1965-2002年降水量、径流量和输沙量资料,分析了人类活动对河流水沙变化的影响。与以往以年代为基准期的分段方法不同,本研究根据河流含沙量距平累计值变化特征,把延河水沙变化过程划分为5个时段,并以含沙量持续较高的时段Ⅰ(1965-1971年)为基期,分析了各时段径流量和输沙量的变化特征。以基期单位降水产沙量和产流量为参数,计算了各时段全年和汛期的计算输沙量和径流量。通过比较计算和实测的输沙量和径流量,分析了各时段人类活动对全年和汛期输沙量和径流量的影响。研究表明,根据含沙量距平累计值划分时段可以更好反映河流水沙变化特征:治理期人类活动平均减少年和汛期输沙量分别约50.3%和40.0%;而减少年和汛期径流量的幅度分别约为19.8%和34.2%。人类活动在时段Ⅱ(1971-1976年)和时段Ⅴ(1997-2001年)对水沙的影响较大,而在时段Ⅳ(1987-1996年)影响较小,且表现复杂。     

基于DWSM的流域水沙模拟计算系统的构建与应用

采用模块化开发方法构建基于分布式水文模型DWSM的流域水沙模拟计算系统,用以研究宁夏和内蒙黄河段(下河沿至头道拐)流域的产流产沙情况及水沙输移规律。该系统主要针对黄河上游宁蒙河段及其相关流域,借助DWSM模型在流域计算模拟方面的优点,系统集成数据库模块、河网提取模块、DWSM伺服模块、DWSM模型模块以及水文成果对比与显示模块等主要功能模块并调节计算参数。在介绍系统框架结构、模型原理和计算流程的基础上,采用宁蒙河段的实测资料对其进行应用验证。计算分析结果表明,所构建的宁蒙黄河流域水沙模拟计算系统在该区域具有较好的适用性。     

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。     

河流流量与悬沙测验误差评估体系

本文根据河流流量与悬移质泥沙测验的基本过程，应用误差经典理论，约定了误差的统计模型和类型，建立了直接测量量源误差的试验分类和评估准则，导出了断面流量、断面输沙率和断面平均含沙量的误差传递合成公式，从而改进和完善了河流流量与悬移质泥沙测验传统与现行的误差评估方法，形成了较完备的误差评估体系。     

长江口浑浊带近底泥沙浓度变化

基于近底边界层四角架系统观测的水沙过程完整资料,对近底悬浮泥沙浓度的变化及其动力响应关系进行了分析.结果表明:1)近底悬浮泥沙浓度变化过程的特征是多峰性.在一个潮周期内,一般会出现四次明显的悬浮泥沙浓度峰值;2)水体中始终存在一个背景含沙浓度;3)流速的大小并不是决定近底悬浮泥沙浓度大小的唯一决定性因素.潮流加速度、憩流阶段形成的背景泥沙浓度以及床面可供起动的泥沙量同样起重要的作用;4)泥沙浓度变化和动力的响应关系可以归为四类:第一类正响应过程(悬浮泥沙浓度随流速的增大而增大)、第一类负响应过程(悬浮泥沙浓度随流速的增大而减小)、第二类负响应过程(悬浮泥沙浓度随流速的减小而增大)和第二类正响应过程(悬浮泥沙浓度随流速的减小而减小).综合分析紊动扩散作用、泥沙的起动和沉降作用及床面泥沙的供应率,对近底层悬浮泥沙浓度和动力响应变化的四个过程进行了详细的解释.     

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料，利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布，并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析。结果表明，计算值与实测值较为吻合。     

OBS-3A在悬移质含沙量测验中的应用研究

传统悬移质含沙量主要采用烘干法测量,其操作繁琐、费时费力且无法实时连续施测,近年来越来越多地被光学仪器法（OBS-3A）替代。介绍了OBS-3A的测量原理、仪器结构,通过OBS-3A与传统方法测验悬沙浓度（SSC）比测试验,分析了传统方法测沙与OBS-3A测沙结果之间的关系。结果表明,只要样本覆盖一定范围且样本数达到一定数量,浊度和SSC之间能得到较好的相关关系。推荐采用0.6 H的水样率定工作曲线。OBS-3A的测量结果受泥沙粒径的影响较大,颗粒粒径越小,OBS-3A就越敏感,所测得结果也更为准确。