分组水流挟沙力级配计算方法初探

从非均匀悬移质输沙不平衡条件入手,借助国内外大量的研究成果和计算方法,结合多年来黄河实测资料,建立了一套适合于黄河特点的分组水流挟沙力级配计算公式,认为分组水流挟沙力级配不仅与床沙级配有关外,还与上游来沙有关。     

非均匀沙水流挟沙力研究

本文对平衡输沙和不平衡输沙情况下非均匀沙水流挟沙力规律进行了研究，得到了平衡输沙时非均匀沙分组挟沙力公式及可能挟沙力经验曲线，定性分析了非均匀沙可能挟沙力与均匀沙挟沙力之间的差异，并且探讨了来沙条件对水流挟沙力的影响，提出了非平衡输沙时瞬时挟沙力和有效挟沙力概念及计算方法。     

新的水流挟沙力计算公式

 在前人研究含沙量影响高含沙水流挟沙力的基础上， 借助悬浮功与浑水紊动能削弱的关系式， 考虑泥沙级配对水流挟沙力的影响， 推导并建立了新的水流挟沙力计算公式。     

明槽水流的非均匀沙挟沙力研究

本文从床沙、推移质及悬移质互相交换、衔接的物理图形出发，在力学、随机及紊动扩散分析基础上，提出了颗粒跃移及推移质、悬移质和全沙统一的新的非均匀沙挟沙力公式。文中公布了新近试验取得的57组非均匀沙挟沙力水槽资料，分析提出了反映混合沙中粗细颗粒互相影响的系数的关系，提出了悬移层与推移层交界面高度及浓度预报新的初步关系.应用本文提出的挟沙力系列公式计算验证了大量天然河流及水槽实测分组和总挟沙力资料，计算与实际符合较好。     

非均均沙水流挟沙力公式的初步研究

本文以“制紊假说”为理论基础，从能量平衡出发，考虑了浑水相对粘滞性、上游来水来沙条件及床沙级配等因素对水流挟沙力的不同影响，建立新的非均匀沙分组水流挟沙力公式。收集天然河道实测水文资料对公式中的系数进行率定，并验证所建立的公式，结果表明，使用本文建立的非均匀沙流挟沙力计算公式。能计算一般含沙量及高含沙水流的挟抄能力，准确性较高。     

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。     

非均匀沙水流挟沙力公式改进

水流挟沙力是泥沙研究中的一个关键问题之一。扬国录等[8，9]分析了水温、泥沙的级配对挟沙力影响，用分组的方法建立了一个水流挟沙力公式。在前人的研究基础上，考虑大小泥沙颗粒的相互作用和床沙的悬起概率对挟沙力的影响，对扬国录的挟沙力公式进行了改进，利用改进后公式对117组资料进行预测，通过计算分析发现，用改进后公式计算，无论是在低含沙量或高含沙量时，计算值和实测值都基本符合，相关系数有所提高，说明改进是有意义的。     

黄河口水流挟沙力计算方法研究

对黄河河口区不同形式的水流挟沙力公式进行了系统总结与分析,并采用因次分析法对河口区清10以下104组同步观测资料进行分析,得出了含有泥沙组成因子d25/d75的挟沙能力公式.结果表明,该公式可以较好地计算黄河口的挟沙能力,计算结果与实测资料吻合较好.     

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。     

基于三次平衡理论的黄河流域水资源 承载能力分析

在讨论水资源承载能力相关概念的基础上,依据三次平衡思想,搭建以水资源承载能力计算模型为核心的水资源承载能力分析平台。对黄河流域2005、2020和2030年水资源承载能力进行分析,得出结论为：（1）立足现有供水模式,流域水资源承载能力十分有限;（2）通过深度挖潜,本地流域水资源对GDP的承载能力较现状开发利用模式可提升近20%;（3）外流域调水可有效增加流域水资源承载能力。研究表明通过深度挖潜和外流调水能显著增加黄河流域水资源承载能力。     

黄河口潮流与泥沙输移过程的数值研究

黄河口的海洋动力输沙能力受径流、潮流和波浪等动力条件的影响,是个十分复杂的问题.本文利用MIKE21模型建立了渤海水域大模型和黄河口水域的小模型,大模型为小模型提供外海边界条件.利用渤海水域验潮站的分潮资料对大模型进行了验证,计算值与实测值符合良好.黄河口水域小模型计算研究了多个人海流路口外水域的潮流过程和潮流输沙能力,计算结果得到黄河口水域新、老口门附近存在三个高流速区,最大潮流速在1.7m/s左右,自渤海湾向莱洲湾的强大沿岸流输沙是黄河口潮流输沙的主要形式,分析计算口外泥沙净通量得到刁口河、原河道和现行清8流路、马新河、北汊流路和十八户流路口外水域向口门两侧10km外和外海的输沙量占利津沙量百分数分别为51.04%、39.27%、29.94%、17.75%、12.96%和7.22%,年均输往外海沙量分别为3.00亿t、2.18亿t、1.66亿t、0.99亿t、0.72亿t和0.40亿t.计算得到的清水沟原河道的潮流输沙能力与多年资料分析结果基本一致.     

黄河重点河段水环境承载能力及其合理利用

在界定水环境承载能力内涵及其影响因素的基础上,结合黄河重点河段水资源特征、水环境和排污状况,分析黄河重点河段水环境承载能力的特点,提出以水功能区管理为依据、总量控制为手段、水污染防治为根本的思路,通过工程、非工程措施来提高黄河水环境承载能力,以达到保护黄河水资源,实现流域社会经济增长和水资源保护相协调的可持续发展目的。     

黄河下游输沙量的沿程变化规律和计算方法

以1950-2002年实测输沙资料为基础,研究了黄河下游的输沙量和排沙比变化特点,参照能够反映黄河特点的考虑上站含沙量的输沙率公式,建立了黄河下游逐河段的输沙量和排沙比计算公式。实测资料的验证表明,本文建立的输沙量和排沙比计算公式具有较高精度,可以作为分析水沙变异条件下黄河下游河道泥沙输移规律的参考。     

水流挟沙力公式的理论剖析与检验

为提升河流动力学学科水平,给学术研究及工程应用选取水流挟沙力公式提供依据,本文系统回顾典型水流挟沙力公式的研究进展,针对各公式依据的原理、推导过程、技术细节、影响因子等环节进行阐释分析,指出其亮点与不足,修正了水流挟沙力的定义。结合大量实测资料检验和公式适用性的评价,发现尽管资料率定能提高公式精度,但对于理论有缺陷的公式却不能体现河床和水流的自动调整作用。进一步分析认为,张红武挟沙力公式合理地将挟沙效率系数与水流阻力系数作为综合系数处理,能避免不少公式存在的水流挟沙力同水流阻力呈正比的理论错误,并通过挟沙系数为c(a+bS_v)^m的形式,体现了不同大小含沙量对挟沙效率的影响,能够保证公式具有普遍的适用性和高精度。     

黄河下游河道萎缩过程中输沙能力的调整

依据河床演变学原理,根据定位观测资料分析,结合河工动床模型试验,探讨了黄河下游河道萎缩过程中的输沙能力调整关系。研究表明:黄河下游河道主河槽的输沙能力调整趋势取决于河道的萎缩模式;主河槽水流挟沙力与河槽形态的关系仍然符合一般意义下的河床过程规律;河道萎缩后,河道的排沙比减小,但排沙比与河道萎缩模式无关;河道萎缩是可以逆转的。     

黄河河口海岸二维非恒定水流泥沙数学模型

针对黄河河口海岸岸线变化剧烈和含沙量变幅大的特点，开发和建立了适合黄河河口海岸应用的平面二维动边界非恒定水流泥沙数学模型。验证表明，本模型可以较好地模拟黄河河口海岸泥沙输移和冲淤变化，为研究和解决多沙河口海岸的泥沙问题提供技术手段。     

黄河下游高含沙水流基本特性与输沙能力

采用理论研究和实测资料分析方法对黄河下游高含沙水流的基本特性进行了系统分析,得出黄河下游高含沙水流多属于两相非均质流,与一般含沙水流具有相同的运动规律的结论。采用达西阻力公式形式,给出了适用于黄河下游高含沙水流的悬移运动阻力坡降及推移运动阻力坡降计算方法。黄河下游高含沙水流经常处于不平衡输沙状态,这种不平衡输沙条件下的河段排沙比大小不能反映平衡输沙条件下的河段输沙能力。因此,探讨了河段纵坡J、横断面参数M及泥沙粗细组成对输沙能力的影响,给出了以河道形态参数表达的河道输沙能力关系。分别以花园口河段和艾山河段为代表分析了黄河下游上、下河段输沙能力大小的沿程变化,发现相同流量下,上段河道输沙能力为下段河道的1.3~1.4倍。本文成果对研究黄河下游高含沙洪水处理对策及水库调水调沙运用的效果具有一定理论意义和实际价值。     

黄河干流泥沙分布状况及存在问题

利用实测资料系统分析了1950.7-2005.6不同时期黄河干流泥沙分布特点。通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙分布引起的问题。提出了有利于减轻黄河干流泥沙淤积灾害的建议。