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。     

沙波运动对冲积河流悬移质冲刷不平衡输沙的影响

基于冲积河流河床活动交换层动力学基本方程和悬移质不平衡输沙方程,利用数值方法计算了冲积河流冲刷不平衡输沙过程。结果表明,冲积河流床面沙波准周期性运动的动力学特征影响了河床中泥沙暴露至河床表面的速度,延缓了河床冲刷时由河床表面补充到水体中的速度,从而对悬移质不平衡输沙产生显著影响。分析结果同时表明,悬移质冲刷不平衡输沙恢复饱和系数的理论值是在不考虑沙波运动对河床内部泥沙暴露到河床表面的速度的制约条件下得到,使得理论值大于经验统计值。     

非恒定悬移质不平衡输沙的研究

本文根据沙量、水量守恒原理，导出了非恒定流条件下悬移质不平衡输沙的对流－源汇方程。并采用特征线法和分离变量法获得了断面平均含沙量时空分布的解析解表达式。该解反映了含沙量的动态演进过程，为建立非恒定流泥沙数学模型奠定了基础。     

基于MATLAB的非均匀悬移质不平衡输沙计算

针对一维非均匀悬移质不平衡输沙数学模型中的明显淤积过程,应用MATLAB语言编制了计算程序,并采用泾惠渠实测水沙资料进行了算例演示。结果表明:程序计算值与实测值符合较好,模型能够满足实际工程要求。     

小北干流非恒定不平衡输沙模型

本文分析了１９７７年小北干流的两场洪水资料，计算了揭河底冲刷，对洪水采用非恒定流计算，对泥沙采用不平衡的输移方式计算，建立了数学模型，用７月６日的洪水离定系数和参数，然后预测８月３日的洪水，得到了计算结果比较令人满意。     

非均匀悬移质输沙过程概化模型

对非均匀悬移质输沙过程进行了系统描述,建立了非均匀悬移质输沙的概化模型.讨论了概化模型的两种理想过程的解,基于实测数据对解式进行了验证,结果表明概化模型是合理的.指出了一类挟沙能力计算公式存在的问题,总结了非均匀沙实际输沙过程的一般规律.要揭示非均匀悬移质输沙机理,不仅要准确计算均匀沙平衡输沙的挟沙能力,而且应探求浑水中不同粒径泥沙自身的运动特性和颗粒间的相互影响.     

含侧向入流一维不平衡输沙方程解法的改进

针对含侧向入流河段的水流泥沙运动特点,在传统方法的基础上给出了一种新的不平衡输沙方程的计算模式,进而建立了一维恒定不平衡输沙数学模型,并用于白鹤滩水库冲淤计算.比较两种不平衡输沙计算模式的结果表明,支流入汇口上下断面形态差别较小时,两种处理方法得到的河床变形基本一致;支流入汇口上下断面形态变化较为剧烈的河段,改进后处理方法的计算结果较好,且符合物理规律,而传统方法计算结果明显违背定性分析结果.     

冲积河流悬移质泥沙与床沙交换机理及计算方法研究

本文在分析前人研究成果的基础上，从非恒定挟沙水流沙量平衡入手，建立了冲积河流悬移质泥沙与床沙交换关系表达式，并引入平衡冲淤物粒径的概念，对冲淤物粒径的计算方法进行了系统分析，提出了一整套计算非恒定挟沙水流悬移质泥沙与床沙交换的模式与方法，同时将该方法引用到数学模型中，采用黄河下游典型洪水进行了验证。     

不平衡输沙含沙量垂线分布公式研究

不平衡输沙过程伴随着含沙量垂线分布的调整,韩其为较早提出了不平衡输沙含沙量垂线分布公式,但由于引入了三个未知参数,使公式的应用受到较大限制。通过数学变换简化了其公式,使未知参数由三个减少为两个,并探讨了所得公式的适用范围,含沙量均匀分布的条件,各因素对含沙量垂线分布曲线形态的影响。提出了检验不平衡输沙含沙量垂线分布公式合理性的方法,分别从定性和定量两个角度进行了检验。     

渠江州河流域汇流输沙过程模拟研究

嘉陵江为三峡入库含沙量最大的河流 ,在长江上游各支流中居首位。支流渠江位于大巴山暴雨区 ,为含沙量较高的支流 ,其来沙量占北碚站比例较大。因此 ,在嘉陵江流域水土保持对三峡工程来沙影响研究中 ,选定水沙来量较大的渠江作为重点研究对象之一。流域中泥沙来量及其在出口断面的时程分配较为复杂 ,主要与泥沙来源和水流挟沙能力等有关。根据渠江流域降雨、地形、地质特点 ,选定合适的泥沙释放函数 ,结合现行流域降雨径流预报方案 ,建立起渠江州河流域产水、汇水汇沙模型。模型具有概念明确 ,能结合流域降雨径流预报方案等特点。水沙过程检验预报表明 ,能够较好地模拟洪水及其含沙量过程     

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。     

泥沙输移的理论研探

本文通过对泥沙颗粒在水中的受力情况分析，从理论上导出了描述推移质运动的数学表达式．在此基础上，又导得了挟沙水流的底部含沙量，从而使泥沙运动的扩散方程能够方便地运用到工程实际问题之中．     

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.     

柳河流域输沙能力探讨

本文通过对柳河流域实测资料的分析,阐述了柳河流域输沙能力的分布和沙质类型,并就其沿程、年份及季节变化进行了深入的探讨,为柳河流域的治理及水资源开发利用提供了依据。     

簸箕李灌区泥沙远距离输送的研究

目前，引黄灌区渠道集中处理泥沙的模式已受到很大的限制，进一步研究分散处理泥沙的模式是非常必要的。本文在山东簸箕李灌区的基础上，分析水沙资料，总结灌区泥沙输送的经验。     

考虑侧向出沙的河网非均匀沙输移

引水进入河网可快速地改善水质,同时也会造成泥沙淤积问题。水流在主干河道行进时将挟带泥沙向连通支流扩散,因而计算河网泥沙输移时应考虑侧向出沙问题。根据作者在杭州西部河网若干测站进行的全年实时水位-流量和逐日泥沙实测资料,建立了适用河网的对数型非均匀沙挟沙能力公式,进而结合侧向出流首次导出了考虑时变侧向出沙的河网非均匀沙输移计算方法,据此改进了一维河网输沙微分方程和离散计算模式。经实测资料验证,计算与实测值符合良好。对杭州西部河网进行的输沙计算显示,侧向出沙约占淤积总量的11%,这意味着河网模型不考虑侧向出沙会造成较大的误差。     

分汊河道水沙运动特性及其对河道演变的影响

以实测资料为依据,从理论上分析得出了稳定分汊河段的水面纵比降大于单一河段;分析了分汊河道进口段的水沙运动及输沙特性以及对汊道演变的影响;基于平衡输沙原理,分析得出了分流分沙变化对分汊河道冲淤影响的关系式,即分汊河道的冲淤演变与上游来沙量、主支汊分流分沙比及其变化等因素有关。     

新型河床泥沙采样器研究

河床泥沙测验需要使用专门的泥沙取样器,通过对目前国内市场上常见床沙采样器存在的各种不足进行了分析,研究了一种钻杆外加防护套管,钻头在套管内获取泥沙样品的新型河床泥沙取样器。这种新型河床泥沙取样器能适应各类床沙取样,深度可调,拆装方便,性能可靠,能保证泥沙样品的原状和完整。     

远距离输沙明渠不淤流速的研究

我国河流含沙量高，引水明渠的泥沙淤积十分严重，但尚无确定输沙明渠不淤流速的有一定普遍意义的公式，早期对含沙量大小的影响考虑不够、后期不淤流速经验公式大多来自西北地区引黄灌渠的经验，适用于悬移质泥沙较细的情况、黄河洪水泥沙特性表明，含沙量越高、悬沙组成越粗，本文分析及试验验证，得到渠道的不淤流速表达式，充分反映了含沙量及其组成对不淤流速的影响，表明在其他水力因素不变时，输沙明渠不淤流速随着含沙量增加而变化，文中提出的不淤流速公式，可满足黄河高浓度远距离输沙明渠设计的要求。