长江中下游水沙通量变化规律

采用水文学、泥沙运动力学与数理统计学相结合的研究方法，对宜昌和大通两个测站近五十年的实测水文、泥沙资料进行分析，以探究长江中下游水沙通量的变化规律。研究表明，水量由中游向下游沿程递增，但各测站的年均增幅不明显；长江中下游泥沙主要来源于长江上游地区的金沙江和嘉陵江。其次是汉江、洞庭湖和鄱阳湖等水系；长江流域来沙主要以悬移质形式下泄，悬沙通量由中游向下游沿程递减，同时各测站悬移质输沙量也逐年呈阶梯性递减趋势；长江中下游水沙通量有明显的季节性变化，洪季通量值明显高于枯季；悬沙颗粒主要由极细砂和粉砂组成，自中游向下游，泥沙颗粒逐渐细化；由于江阴河段附近边界条件的限制，该区域的悬沙粒径明显小于其上下游河段。     

黄河内蒙古河段来沙组成对河道淤积影响研究

泥沙输移不仅受水流和边界条件的影响,泥沙粒径的粗细会直接影响泥沙的输移过程,引发河床的冲淤调整.黄河内蒙古河段的淤积不仅受水沙量的影响,支流和干流来沙组成的影响也不可忽视.本文以水文站的实测资料为基础,结合孔兑取样结果,以三盛公-头道拐冲积性河段为对象,分析了1960-2005年悬沙组成的变化特点、分组泥沙的冲淤特性及支流不同来沙情况下干流、孔兑来沙组成对河道淤积的影响.研究表明,孔兑来沙量少时,沿程悬沙组成略有细化相应的河床冲淤调整取决于干流来水来沙条件;孔兑来沙量大时,对于冲刷时段沿程悬沙组成略有粗化,对于淤积时段悬沙组成沿程明显细化,但头道拐的悬沙组成并没有因为支流来沙量大而发生明显的变化,表明孔兑粗泥沙基本都淤积在河道中,对干流淤积产生较大影响.研究提出的内蒙古河段淤积泥沙来源的相关成果,可为区域防洪减淤措施的研究提供参考依据.     

悬浮泥沙沿程淤积

研究床沙不起悬但存在紊动条件下的悬浮泥沙沿程淤积,这种淤积常发生在水库、沉沙池等较深水体中。研究发现试验水槽中悬浮泥沙淤积依沿程可划分为三个区段:射流区、悬沙超饱和区、悬沙缓淤区,三个区段的悬沙浓度剖面与淤积量沿程变化有显著不同,在分析沿程淤积公式时应采用悬沙超饱和区的试验数据。本文从理论与试验资料角度,详细讨论悬沙沿程淤积的公式,并建议采用JobsonandSayre(1970)提出的公式计算悬浮泥沙沿程淤积。     

黄河口概化模型试验研究

黄河河口的演化环境极为复杂，为定量分析其演化过程，通过概化模型试验，对黄河河道和河口的悬沙组成变化以及沿程含沙量变化进行了研究。结果表明：河道沿程悬沙由粗到细，在河口附近受潮流影响，粒径又变粗，随着水流离开口门的距离增大，动力分选效果越差，致使水流悬沙粒径越来越细；在径流段，含沙量沿程减小，但在径流的潮流区(口门附近)，含沙量达到最大值，此后在较短的距离内迅速降到最低值。     

破碎波作用下粉沙悬移质浓度垂向分布的实验研究

通过水槽实验对破碎波作用下驴驹河粉沙和黄骅粉沙悬沙浓度的沿程分布和垂向分布进行了研究,并对实验现象进行了初步分析。实验中发现:在波浪破碎前近底有高浓度含沙水体层,而在波浪破碎后高浓度含沙水体层消失;断面平均悬沙浓度在破碎点附近达到最大,在破碎点前,断面平均悬沙浓度沿程增大,而在破碎点后,断面平均悬沙浓度沿程减小;在波浪破碎前附近,上层水体紊动较强,从而悬起比平坡情况下更多的泥沙,使悬沙浓度不但在下层水体高,而且在上层水体也较高,因此在计算泥沙输移时,应对此更加注重。     

明渠挟沙水流中悬移质的床面平衡浓度

本文通过泥沙颗粒运动的概率密度输运方程，推导出床面附近运动的泥沙颗粒的概率密度函数及相应的泥沙颗粒向上运动和向下运动的通量，建立了计算明渠挟沙水流悬移质床面平衡浓度的关系式。通过与试验资料及经验公式的比较对本文建立的关系式进行了检验，结果表明本文所得计算公式与实际符合较好，可用于悬沙床面平衡浓度的计算。     

基于湍流猝发的明渠流悬沙浓度分布

泥沙悬浮是湍流猝发直接作用的结果，本文基于这一力学机理，利用湍流猝发平均持续时间和猝发强度构造明渠流悬沙湍流扩散模式。模式涉及的唯一参数线性地随悬沙沉降速度对摩阻流速的比值增大而增大，表征较粗、较重的泥沙颗粒的悬浮需要具有更多能量、持续时间更长的湍流猝发作用与之相适应，物理意义明确。经水槽实验资料验证，本模式可精确模拟悬沙浓度沿垂线的分布。对类似流动中其它异质污染物的湍流扩散，该模式有直接的应用价     

输沙平衡条件下浑水阻力及挟沙特性研究

依据悬移质水槽试验资料及理论分析,研究了悬移质平衡输沙时的水沙特性,结果表明:床沙中径介于悬沙中径与交换关系计算得到的床沙中径之间;沿程阻力系数与流速具有趋势性关系,且与床沙大小、悬沙沉速比有关;试验组次资料展示了悬沙沉速比较大时水头损失系数较小的浑水阻力变化规律;挟沙能力与水流挟沙参数关系较好,在考虑床面泥沙悬浮和起动特性因素后,平衡含沙量计算值更趋近实测值。     

河流底流中重金属释放的水流紊动效应

紊动条件下，重金属释放主要决定于水流挟沙力和水流紊动力强度，通过动态试验，求得了水流挟沙力公式利用因次分析的方法，得出了同一时刻重金属释放浓度与水流紊动强度间的关系，以重金属释放动力学为基础，绘合河流中泥沙运动规律及水流紊动强度与重金属释放的关系，建立了水流紊动条件下重金属释放的动力学模型，以该模型描述不同系动条件下重金属释放的动力学过程，得到了满意结果。     

潮汐水流中的悬沙运动及冲淤计算

本文利用不恆定流輸沙平衡原理,討論了潮汐水流中含沙量逐时及沿程变化規律,并給出了計算公式。在这一基础上,提出了潮汐河口河床变形的計算方法,也論述了无潮河流中含沙量的沿程变化及河床变形計算等問题.     

高浊度河口颗粒态重金属对泥沙运动的指示作用

作者根据1994年6月长江口、杭州湾的水质调查资料，分析了这类高浊度河口颗粒态重金属的分布规律。研究表明，在长江口和杭州湾内，悬沙和表层沉积物中Cu、Pb、Cd分布特征相似，尤其在杭州湾中部水域，二者重金属含量呈趋同的态势。细颗粒泥沙是颗粒态重金属的主要载体。在高浊度河口，动力沉积过程为控制颗粒态重金属分布和输移的主要因子，颗粒态重金属的分布对泥沙运动具有指示作用，悬沙和表层沉积物中重金属元素的分布反映了长江口泥沙向杭州湾输移的事实。     

波浪作用下涡动沙纹床面的悬沙运动数值研究

作者建立了波浪作用下的立面二维水沙数值模 型，并对涡动沙纹床面的悬沙运动进行研究。结果表明：悬沙颗粒的沉降速度较小时，其运 动受到涡动力特性的影响比较显著。而且在沙纹波峰断面和沙纹波谷断面，半个周期里都可 以观察到两个悬沙分布的峰值，主要是由于流动分离形成分离涡，涡运动携带泥沙颗粒而出 现峰值。计算成果在一定程度反映了涡动结构对悬沙运动的影响。     

黄河下游非漫滩高含沙洪水的沿程淤积分布

小浪底水库即将由拦沙初期转入拦沙后期,水库降水排沙会使黄河下游河道发生不同程度的淤积,给维持下游一定过流规模的主槽带来困难。通过对比4个不同含沙量与泥沙级配方案下游河道的冲淤量及泥沙沿程淤积情况,认为:1含沙量低且悬沙粒径细的非漫滩高含沙洪水在黄河下游河道淤积量相对较少,且各河段淤积较为均衡;2非漫滩高含沙洪水含沙量沿程调整迅速,含沙量越高,衰减幅度越大,中粗沙含量沿程明显减少,细沙含量沿程衰减得少;34个方案均以中粗沙淤积为主,淤积主要发生在花园口以上河段,粗沙淤积量占总淤积量的比例分别为58.0%、46.9%、48.5%、58.8%,花园口—夹河滩河段内各粒径泥沙淤积分配比例基本均等,夹河滩—高村河段淤积量小,粗沙淤积量相应较小,细沙淤积比例稍大。建议在小浪底水库降水冲刷期尽量避免下泄小流量、高含沙量的水沙过程,若不可避免,则应考虑尽可能减小悬沙粒径。     

氯离子浓度和碱度对给水管网管垢重金属锰释放的影响

通过静态释放实验,研究了水源切换造成原水中不同浓度的氯离子和碱度对管网管垢中重金属锰释放的影响。选取郑州市给水管网管段,设计模拟释放反应装置,配制不同浓度氯离子(5 mg/L、23.1 mg/L、60 mg/L、90mg/L)和碱度(52.5mg/L、125mg/L、200mg/L)的实验用水,比较分析氯离子浓度和碱度变化对管垢重金属锰释放的影响。根据实验结果初步推断:氯离子浓度和碱度与管垢中金属锰的释放浓度有较高相关性,且实验中氯离子浓度是影响管网管垢锰释放的首要因素。当氯离子浓度为30 mg/L,停留时间60h,锰的释放量达到最大为108mg/L,之后释放浓度趋于平稳。在氯离子浓度促进锰释放的条件下,碱度与管垢中锰的释放量表现出明显相关性。实验结果可为水源切换引起的水质差异对给水管网管垢锰释放问题提供一定参考。     

斗槽式预沉池泥沙冲淤研究

通过模拟斗槽中泥沙预沉及冲沙的试验，研究了影响斗槽中泥沙预效果存在的泥沙沿程淤积，含沙量分布的沿程变化，冲沙时含沙量的沿程恢复等问题。同时，针对水槽的水力条件和冲沙存在的问题，对斗槽进行了局部修改，提出了将斗槽部分由直线型改造成圆弧型，并根据能量守恒方程和动量方程，提出了设置导流墙的冲沙方案，大大改善了斗槽的水力条件，使冲沙效果得到了明显提高，满足了厂房所要求的斗槽运行功能，并为实际斗槽运行提供了     

宽级配推移质输移特性研究

针对宽级配卵石河道粗细颗粒泥沙的输移特点，提出一种反映粗化细化过程的特征参数－粗化细化程度的概念和计算方法，来描述河道粗化细化过程中输沙能力的不同特点，同时，在对床沙位置进行实测的基础上，把粗化过程和床沙位置特征参数联系起来，用床沙位置特征参数来反映，刻化粗化细化过程中的程度；由此而对非均匀粗细泥沙输移中粗化细化程度对输沙率的影响规律进行深入探讨，获得粗化细化程度对粗颗粒泥沙推移质输沙率影响的计算方法。     

清水冲刷河床粗化研究

根据永定河的野外观測資料和室內試驗結果,对卵石夹沙河床經清水冲刷后所形成的抗冲粗化层的特性进行了探討,提出計算河床极限冲刷深度的公式,及粗化完成后的河床糙率系数与粗化顆粒下限粒径的关系式。沙貭河床受清水冲刷后将通过床沙与悬沙间的不等值交換发生粗化。冲刷段、冲淤平衡段及淤积段上都将发生粗化現象。但其粗化层不是稳定的,不能抗拒水流的推移,在一般情况下,以沙浪形式向下游运动。这一粗化层的出現加大了河床阻力,減小了水流輸沙能力,从而减緩含沙量沿程恢复速度,加长冲刷段及延长河床比降調整过程。     

泥沙粒径与水流紊动关系试验研究

挟沙水流中的泥沙颗粒因水流紊动而悬浮，同时受重力作用而下沉。由于水流中的泥沙颗粒会对水流紊动产生影响，反之，水流紊动也对泥沙颗粒分布产生影响，它们之间作用是相辅相成的。本文采用超声流速仪（MicroADV）量测挟沙水流的时均流速沿垂向分布，同时对泥沙颗粒粒径的分布进行了试验，研究了泥沙颗粒粒径d50和水流紊动强度在沿垂向分布之间的内在联系，结果表明：泥沙颗粒粒径和紊动强度沿垂线的分布一致性较好，并用实测资料对他们进行了拟合，建立了它们之间的关系式，有一定的实用价值。     

论饱和输沙及非饱和输沙计算方法

本文从冲淤过程的机理出发,推导出了二度恒定非均匀流中泥沙扩散方程,求出了含沙量沿程变化规律,着重讨论了水流挟沙力与含沙量的关系. 本文仅就均匀沙进行了讨论,对于非均匀沙还有待于进一步研究.     

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。