天然河道挟沙水流的复杂行为及其在河型形成中的意义

天然河道挟沙水流具有复杂的力学行为。随着含沙量的增大，挟沙水流能耗率也增大，但当含沙量超过某一临界值之后，能耗率则迅速减小。在这种微观层次上的复杂行为的影响下，河床形态和河型随含沙量的变化也呈现出复杂的面貌，这实质上是挟沙水流复杂行为的宏观表现。本文所揭示的冲积河流河床形态和河型随含沙量变化的复杂图形，对于小浪底水库建成后黄河下游游荡河道的调控治理有重要意义     

黄河下游低含沙水流挟沙力研究

冲积河流在低含沙水流冲刷后，床面粗化使水流挟沙能力下降现象十分明显。三门峡水库蓄清排浑运用后，黄河下游河道汛期淤积、非汛期冲刷，同样由于断面展宽，床面粗化及悬沙组成也变粗，使得水流挟沙力急剧下降。因此讨论低含沙水流冲刷条件下的水流挟沙力是评估水库下泄大流量冲刷下游河道效果的关键问题。通过试验及野外资料提出的低含沙水流挟沙力公式，它形式简单，与已有公式不同的是，它反映了河道边界条件(即坡降、床沙粗细及断面形态)及泥沙特性对挟沙力的影响。经黄河下游实测资料验证满意，可用以定量估算下游大流量低含沙量时冲刷的减淤作用及艾山-利津河段不淤(或微冲)需要的临界流量。     

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     

多沙河流水流输沙能力的研究

河道中出现的高含沙量水流绝大部分属于非均质两相水流，和低含沙水流一样，同样存在水流挟沙力问题.但由于高含沙水流性质的改变，其挟沙能力关系式与低含沙水流存在着较大的差别.本文分析了国内应用最为广泛的水流挟沙力关系式所存在的一些问题，提出了以水流紊动支持泥沙悬移为基础的水流挟沙力公式，并通过水槽输沙试验得到了含沙量较高(S>40kg/m3)时的一种新型挟沙力公式.该公式通过黄河下游、洛惠渠等实测资料的验证，结果令人满意，可应用于计算不同河槽形态的河道输沙能力，水流阻力.     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽试验研究

利用"82·8"型不同量级漫滩洪水,进行了黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽系列模型试验,结果表明:①漫滩洪水淤滩与刷槽之间有必然联系,滩地淤积量与主槽的冲刷量呈正相关关系,在同等水量、沙量条件下,滩槽冲淤量随洪峰流量的增大而明显增大;②不同量级洪水漫滩后,嫩滩的淤积量随洪峰流量的增大变化不大,二滩的淤积量随洪峰流量的增大而明显增大;③滩槽交换分三角形滩区交换和条形滩区交换,洪水过程中前者交换的频率大、时间短,后者交换的频率小、时间长;④上滩挟沙水流在运行过程中,具有明显的含沙量衰减及粒径分选作用,泥沙粒径分选细化的程度与含沙量衰减率呈正比,较大洪峰流量的上滩水流在三角形滩区上含沙量衰减率较大,较小洪峰流量的上滩水流在条形滩区上含沙量衰减率较大.     

悬移质挟沙能力水槽试验研究

利用0.03 mm黄土和卵石碾成粉末制成的0.03 mm人工沙,0.06 mm黄土,0.13 mm黄沙,共计4种沙样,在槽长33 m,宽1.25 m,深0.5 m,可以调节坡度的钢板水槽内按系统试验方法进行饱和含沙量试验.进槽含沙量较高,含沙量沿程降低,底部泥沙淤积,形成沙波,待水流中含沙量在1～2 h内保持不变时,定义为极限或饱和含沙量.每次试验测定含沙量、流速、水深、水面比降、悬沙颗粒级配、槽底泥沙淤积比降、槽底泥沙颗粒级配等数据,探求细粒泥沙在一定条件下的饱和悬沙含量,即悬移质挟沙能力.试验观测及理论分析表明,在恒定均匀水流条件下,浑水悬沙饱和含沙量取决于悬浮泥沙的沉速、水流流速、水深、水力半径、水面比降、底部淤沙粒径各水沙因子.在寻求挟沙能力经验公式中,除水流本身紊动挟沙外,还应考虑底部含沙量,淤沙粒径,包括糙率(沙波高度)和底沙运动,对输沙的影响,所求得的经验公式包括Velikanov公式诸因子以及底沙受水流剪力流速和底沙粒径的比值的因子.天然渠道资料检验说明了公式的适用性.     

杨国录水流挟沙力公式验证及看法

本文对杨国录分组水流挟沙力公式的合理性进行了分析,利用黄河下游2380组实测资料,对公式中的某些重要参数进行了率定,并进行了验证计算,结果表明:该公式综合考虑了各种水力因子对水流挟沙能力的影响,能较好的反映一般含沙量及高含沙水流的输沙能力,且分组水流挟沙力也比较符合黄河的实际情况。     

低含沙量与高含沙量水流挟沙力相互关系的探讨

一、引言渠道的设计,河道的整治,水库冲淤的预估与管理运行,都需要对水流挟沙能力问题更好地解决。工业中广泛采用的水力输送,同样存在着类似于水流挟沙能力问题。我国黄河流域的干支流经常出现在含沙量大于800～900公斤/立米的情况下,发生强烈冲刷(黄河潼关以上北干流,在含沙量高达953公斤/立米情况下发生强烈冲刷),在流速仅为     

水流挟沙力双值关系研究

根据沙玉清教授挟沙力为双值关系的论点，在分析研究实验室及野外原型观测资料的基础上，对沙玉清的挟动比速公式含沙量影响的校正，得出了临界淤积、临界冲嵋两个挟沙力公式，公式既能用于一般挟沙水流的冲淤问题，又能用于高含沙水流的冲淤问题，尤其是较好地描述了黄河下游清水冲刷呈现的难点，物理概念明确，物理图形清晰，经黄河实测资料验证，公式有良好的适用性。     

浑水脉动流速量测系统的原理及应用

根据水流中滞点压力与流速平方成正比的关系,本文介绍用硅压阻压力传感器检测滞点流速水头,由计算机进行实时数据采集的浑水脉动流速量测系统的原理及量测成果。通过对清水及推移质换沙水流、悬移质挟沙水流的量测证明,所测清水紊动强度的分布与激光流速仪量测结果一致。并能成功地用于挟沙水流流速的测量。     

两座水电站泄水建筑物检修门槽损坏及修复情况

在水电站大坝安全第二轮定期检查或例行检查中发现运行多年的水电站深式泄水孔检修门槽段损坏较多,究其原因,一是由于长期经受挟沙高速水流的冲磨、空蚀;二是设计不当或施工质量差;三是限于当时的材料等因素而引起。如不及时修复,会严重威胁大坝的安全运行,但修复工作难度很大,甚至采用常规手段无法修复或修复工期长、费用高。本文介绍了柘林和刘家峡水电站泄水建筑物检修门槽段的修复情况,两工程均采用临时挡水闸门封堵,形成旱地施工条件,圆满完成了修复工作,其经验可供类似工程借鉴。     

表孔门槽的空化特性分析

表孔门槽与二维凹槽在水力特性上有很大的差异，这决定了它们在空化特性上也有所不同.由于流动形式和堰面曲率的影响，表孔水流往往在堰面上压力低、流速高；在门槽底部，由于压差的作用，槽内旋涡常常随绕流从下游角隅绕出槽外.堰面、涡心以及绕流区的交汇，使压力剧烈下降，极易在门槽下游边墙底部发生混合型空化，其初生空化数远大于水洞中二维凹槽的初生空化数，应在设计中引起重视。     

刘家峡水电站泄洪洞闸门及门槽的补强加固修复技术

泄洪洞检修闸门、工作闸门及门槽经过30多年的运用,磨蚀破坏,漏水严重,补强加固修复施工技术难度大,围绕这些问题,研究、创新并采用了一系列新技术,充水阀更换、门体修补、高浓度粉尘环境下喷锌防腐作业及不同条件、不同环境下采用不同材料防渗堵漏,都取得了良好效果,保证了水库的安全运用。     

深孔泄洪洞工作（闸）弧门下游水流空化特性分析

深孔泄洪洞工作弧门下游体型及弧门开启方式决定着水流流态的变化,选择不合理有可能引起底板的空蚀破坏。为了明确与此相关的空蚀发生机理及条件,通过水力学模型试验,并结合简单数值模拟计算,对不同体型、不同水头、不同开度条件下的水流空化与空蚀特性进行研究。研究结果表明:受弧门出口射流流场分布影响,弧门下游抛物线及下游陡坡初始段底板压强随着底板以上总水头的增加及弧门开度的减小会快速下降,最大负压接近或超过-14 k Pa,连接闸室与抛物线之间的水平段长度增加5 m,虽然可以使底板压强有一定幅度增加,但高水头、小开度工况下的水流最小空化数仍然比较小,最小值不足0.2;如果以0.2作为抛物线及其上下游段水流初生空化数,同时底板的施工不平整度有所控制,则总水头40 m时弧门最小开度可以达到1/4,若总水头增加至65 m时,弧门只能全开或3/4开度运行,低海拔地区或水平段加长5 m后最小开度可到1/2~3/4。     

悬沙冲淤问题的湍流两相模型

在双流体模型框架内统一二阶矩两相湍流模型的基础上，建立了改进的悬沙冲淤问题的湍流两相模型-湍流代数应力模型，这一模型不仅能反映两相湍流的各向异性特征，并且更深刻揭示了悬沙颗粒与流体的湍流相互作用的机理，以及浮力、回流及旋流等的影响。适用于河口悬沙冲淤及水库泥沙异重流等工程问题的模拟计算。     

弧形闸门安装质量控制

弧形闸门是水利水电工程中应用最广泛的门型之一，具有结构简单、不影响水流流态的门槽、启闭力小、操作方便、埋件少等特点，简述水电站弧形闸门安装的施工工序、工艺要点、质量控制目标等，对弧形闸门安装有一定的借鉴和指导意义。     

三峡工程表孔体型空化试验研究

根据三峡工程溢流坝表孔设计体型,通过减压试验 ,研究了体型的空化特性。成果表明：WES曲线坝面为免空蚀体型; 挑流鼻坎虽有弱空化现象,但空蚀的可能性不大;工作门槽体现为蒸汽型空化特征,其强度 随工作水头增大而加剧。对两道门槽进行局部体型修改后,两者的空化特性均有明显的改善 。要达到完全免除空化之目的,有待进一步优化。     

小湾水电站导流洞下闸施工技术

小湾水电站导流洞下闸前进行了2次水下探摸,查清门槽、底坎实际情况后制定了合适的下闸、堵漏方案,并在下闸前进行全面的演练,使所有人员熟悉下闸流程,确保下闸顺利进行。下闸后根据门后漏水情况及时进行了堵漏作业,采用水下混凝土堵漏取得了良好的效果。     

弧形闸门抗磨蚀底缘研究

高含沙河流上具有局部开启运用要求的泄洪排沙孔洞弧形工作闸门底缘极易发生磨蚀破坏,传统修复方法时间长,且修复质量难以保证,影响工程防洪安全运用。通过对磨蚀破坏机理、弧形闸门结构及抗磨蚀材料分析比选,提出由抗磨板和承载构件组合而成的装配式抗磨蚀弧形闸门底缘结构设计方案,该结构不降低弧形闸门的整体强度和刚度,能显著增强弧形闸门底缘的抗磨蚀性能,能明显提升磨蚀底缘的修复效率和修复质量,既适用于新建弧形闸门,又适用于已服役弧形闸门底缘的改造。经小浪底水利枢纽工程4年的实际运用,效果良好。     

江口水电站斜门槽水力特性研究

 结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究。试验内容包括闸门在动水下降过程中的闸门区水流空化特性、闸门关闭速度、闸门底缘体形、水流流态、通气孔风速、进气量对闸门持住力的影响。试验成果表明：中孔检修门槽布置符合我国高压闸门设计规范推荐的平面门槽形式；当闸门在全开及设计水位运行下，门槽区水流空化数为0.8～0.9，不会有空化发生,但因中孔为斜门槽，为克服水流对斜门槽的冲击力变化，应适当增大错台。推荐了方案5底缘布置形式。