古浪县黄花滩灌区滴灌系统沉淀池设计方案

滴灌系统的正常运行对泥沙非常敏感,多泥沙水源的滴灌系统泥沙处理主要采取泥沙沉淀池和组合式过滤器等措施,泥沙沉淀池的参数拟定主要受泥沙含量和颗粒构成的影响。针对古浪黄花滩滴灌系统的水源,在泥沙颗粒分析的基础上,运用泥沙沉淀池设计理论及黄河中上游经验公式,对沉淀池的设计方案进行了技术分析比较,提出了具有较好参考价值和沉淀效果的设计方案。     

黄河泥沙颗粒分析新技术的引进及应用

为解决传统的泥沙颗粒分析方法普遍存在的自动化程度低、手工操作环节多、分析时间长、成果精度受人为因素制约等问题,利用适用于实验室测试分析的激光粒度分析技术、动态泥沙粒形分析技术以及适用于野外在线测量的在线粒度分析技术等全自动颗粒分析技术,构建了一种新型的高自动化水平的黄河水文泥沙颗粒分析技术体系。该体系能以数据、图表等形式快速、精确地给出泥沙的粒度、粒形信息,实现了泥沙粒度分析的野外在线作业,丰富了对泥沙颗粒形貌特征的认识,拓宽了水文在泥沙领域的服务功能。     

三元流作用下斜坡上散粒体泥沙起动条件探讨

泥沙起动规律的研究在理论分析上和实际应用中均具有重大意义。通过对斜坡上单颗粒散粒体泥沙进行三维受力分析,从理论上建立了包含有相对速度及脉动速度的泥沙颗粒滑动起动模型,直接量化了相对速度及脉动速度对单颗粒泥沙起动的影响,进而得到了斜坡上泥沙颗粒滑动起动条件及跃移条件。讨论了不同主流方向条件下相对速度及脉动速度的大小,得到了泥沙加速度公式,直观地反映了泥沙颗粒运动速度与加速度的相互影响、相互制约的关系。     

泥沙颗粒在冲击式水轮机斗叶内壁面的冲蚀磨损研究

为研究冲击式水轮机斗叶内泥沙颗粒的运动特性,分析其对斗叶内壁面的冲蚀磨损影响,建立了斗叶的三维数学模型。利用FLUENT软件,对连续相使用欧拉方程进行计算,达到收敛后再选用拉格朗日方程对离散相-泥沙颗粒进行固液耦合计算。数值分析得出:在相同泥沙颗粒直径和浓度条件下,冲击速度越大,斗叶内壁面的冲蚀磨损也越大;在相同冲击速度和浓度条件下,颗粒直径越大,冲蚀磨损越大;相同泥沙颗粒冲击速度和直径条件下,浓度越大,冲蚀磨损也越大。研究表明,斗叶内壁面的冲蚀磨损主要由泥沙颗粒直径、冲击流速和浓度共同决定。     

黄河泥沙颗粒卫星化现象的探索与研究

利用动态泥沙粒形分析技术对黄河泥沙颗粒进行了形态分析,从微观上解释了黄河"揭河底"现象产生的机理:黄河泥沙的颗粒级配组成范围非常广,完全具备产生卫星化现象的客观条件;在泥沙输移过程中,粗细泥沙颗粒能形成河床层理淤积结构,中间层的小颗粒泥沙往往黏在大颗粒泥沙上形成不规则颗粒,从而引起泥沙颗粒的堆积,形成强度非常大的胶泥块,一旦遇到合适的水沙条件,就易产生"揭河底"现象。     

高速摄影技术在泥沙研究中的应用

高速摄影技术在泥沙研究中的应用能为更深入地研究泥沙颗粒运动的内在机理提供有效的测量手段.本文介绍了泥沙研究中的高速摄影技术,包括高速摄影机的使用.摄影光源、摄影频率及图像判读等问题,并以泥沙颗粒的跃移机理研究为例,说明如何利用拍摄的泥沙颗粒运动轨迹,进行泥沙颗粒运动速度、加速度、旋转和受力等问题的分析.本文还介绍了高速摄影技术在泥沙研究领域中的各种可能应用.     

基于图像处理的泥沙轮廓提取对比分析

利用数字图像处理技术对拍摄的泥沙颗粒图像进行处理,提取泥沙颗粒轮廓及位置坐标,为实时测量推移质输沙率提供了基础。本文基于数字图像处理技术,阐述了图像轮廓提取的一些基础知识,介绍了三种常用的图像轮廓提取方法,展示了这三种方法轮廓提取的效果,并进行了对比分析,结果表明当所处理的图像包含不同粒径的泥沙颗粒时,边缘检测算法提取的泥沙颗粒数量效果最好。     

黏性泥沙不等速沉降絮凝的格子Boltzmann模拟

建立黏性泥沙运动的三维格子Boltzmann模型,对黏性泥沙不等速沉降絮凝过程进行全尺度直接数值模拟,从微观角度分析了泥沙颗粒不等速沉降形成的絮团特性和絮团成长过程。模拟结果与已有实验结果一致。模拟结果还表明,不等速沉降时不同泥沙浓度条件下形成的絮团若大小相近则沉降速度接近,但泥沙浓度对水体中泥沙总体平均沉速有明显影响,泥沙浓度越高,泥沙平均沉速越大,主要是因为泥沙浓度越大,颗粒之间越容易发生碰撞而形成更大、更多的絮团。     

基于激光散射原理的含沙量快速施测方法研究

含沙量是水文基本资料收集的一项重要内容,传统的采集水样后烘干称重的方法已不能满足现代对时效性的要求。基于Mie散射原理,提出了采用激光粒度仪分析仪转换含沙量的方法。该方法的实施步骤是:首先配置若干悬移质含沙量已知的水样,然后通过激光粒度仪分析其泥沙颗粒级配分布的体积浓度,率定出体积浓度与重量浓度之间的转换关系,在分析泥沙颗粒级配分布的同时快速转换出悬移质含沙量。试验结果表明:该方法可在采用激光法进行悬移质泥沙颗粒级配分析的水文测站使用,因为水文测站固定断面悬移质泥沙颗粒级配分布精度可控,建立转换关系简单、速度快、精度高,在悬移质含沙量快速施测方面具有很好的推广前景。     

跃移泥沙颗粒起跳时间的特性分析

跃移是推移质泥沙颗粒运动的主要形式之一,跃移颗粒的运动特性是影响推移质输沙率的重要参数,但目前对跃移泥沙颗粒的起跳时间研究相对较少.本文利用高速摄影技术,对不同粒径泥沙起跳过程进行了系列的试验研究,后期采用RGB颜色映射函数获得灰度图,通过逐帧批处理获取颗粒的运动轨迹,直接得到了泥沙颗粒的起跳时间大小.试验结果表明,在...     

基于三维泥沙颗粒相对隐蔽度的岸坡上散体均匀沙起动条件初步探讨

人们往往利用滑动起动模型来解决岸坡上的泥沙起动问题,而采用滚动模型来研究泥沙起动的成果却不多见,主要原因是坡面上泥沙颗粒的转动支点难以确立.为此,本文提出了对“虚拟力矩”的设想,运用三维泥沙颗粒相对隐蔽度的研究成果,建立了岸坡上散体均匀沙的滚动模型,推求了对应的近底作用起动流速公式.最后建立了无因次起动切应力与三维泥沙颗粒相对隐蔽度在不同起动标准下对应的数值关系,并进行了讨论.     

泥沙颗粒相对隐蔽度在散体沙起动研究中的应用

运用泥沙隐蔽度的研究成果,结合泥沙起动的滚动模型,导出了以隐蔽度为参数的泥沙近底作用起动流速公式。通过对该式分别进行的极限分析和单调性分析,论述了散体沙起动的几个物理现象,论证了宽级配非均匀沙的起动特性。经过对泥沙颗粒隐蔽度分布特性及泥沙起动标准的分析,建立了泥沙颗粒隐蔽度与无因次起动切应力之间的数值关系。最后借鉴前人的研究成果,验证了本文公式的适用性。     

均匀沙起动判别标准初探

根据位于床面上泥沙颗粒的受力特点，取各力力臂为常量，推导得到泥沙颗粒瞬时起动力矩的概率分布为正态分布。经分析，指出床面上泥沙颗粒起动数量服从ｎ重贝努利试验，其概率服从二项分布，建立了单颗泥沙起动概率与床面上每百颗泥沙中起动颗粒数之间的关系式，并对其中各特五值进行了计算，所得结果可供今后泥沙起动宣化标准的确定和完善作参考。     

黄河流域黏性泥沙群体沉速计算分析

针对黄河流域由黏性矿物组成的黏性泥沙群体沉降特征展开研究。基于泥沙颗粒受力分析和能量守恒定律,以处于稳态的泥沙颗粒为参照物,构建了泥沙颗粒水沙界面能量耗散物理图形;建立了考虑挟沙水流运动黏性系数和紊动黏性系数的泥沙群体沉速显式表达式,并采用黄河流域典型黏性泥沙红色砒砂岩颗粒开展了泥沙群体沉速试验研究。结果表明：红色砒砂岩组成的含沙水体中泥沙群体沉速整体随含沙量增大而减小并逐渐趋于定值;当垂向平均含沙量为0.34～0.45 kg/m³时,泥沙群体沉速表现为随含沙量的增加而增大。采用试验数据对建立的公式进行验证,公式能较合理地表达水流黏性和尾流分离对泥沙颗粒沉降阻力的影响。研究结果可为黄河流域黏性泥沙淤积和输移规律研究提供参考。     

泥沙颗粒分析法在岷江下游河段河床质分析中的应用

泥沙颗粒分析是泥沙研究中的基础工作,可为河流演变、水生态环境及地质地貌等研究提供基础信息。对当前的泥沙颗粒分析方法进行了分类,并评价了各种分析方法的优缺点及适用范围,归纳总结了各种方法的计算原理。应用泥沙颗粒分析工具GRADSTAT对岷江河床采样的泥沙样品进行了计算分析,结果表明:岷江河床质分选很差,沿程粒径减小,由于上游水库拦截泥沙作用,下游的河床质中细颗粒成分较多。     

激光粒度仪法与传统沉析法的对比分析

MS2000激光粒度分析仪是先进的泥沙颗粒分析仪器,目前已广泛应用。通过MS2000激光粒度分析仪与传统泥沙颗粒分析方法的比测试验,分析2种分析法在不同粒级下产生差异的原因,建立了MS2000激光粒度分析与传统泥沙颗粒分析成果之间的转换关系,以解决历史泥沙颗粒分析资料的连续性和一致性。     

孤立波作用下岸滩剖面变化成因的水动力数值分析

该文基于Open FOAM开源程序包建立波浪数值水槽,对孤立波在斜坡上的水动力特性进行模拟。运用实验数据验证了数学模型的精度和可靠性,进一步研究岸滩剖面变化的成因,并分析冲刷区不同位置泥沙颗粒所受水流冲量的变化规律,发现地形冲刷变化与水流的冲量作用为正相关,回落过程中水流冲量大于上爬过程,因而冲刷主要发生在回落过程。探讨淤积区泥沙颗粒的受力特征,发现由于水跃过程中漩涡作用,中层水流的泥沙颗粒出现向上受力,泥沙颗粒由底部回落水流向上部水流转移,水跃后期泥沙颗粒受力方向为向岸向下,岸滩最大淤积位置出现在水跃中水体涡量最大时的临近向岸区域。     

泥沙颗粒生长生物膜后沉降的实验研究Ⅱ：沉降速度计算

泥沙生长生物膜后相应的物理特性会发生改变。本文主要探讨泥沙颗粒在微生物生命活动的影响下沉降特性的改变情况。将官厅水库的泥沙分为6组,使用天然水和营养液的混合液对泥沙进行培养,用来模拟富营养水体中泥沙颗粒特性的发展变化情况。对于生长生物膜后的絮体颗粒在各个不同培养时间的沉降运动,实验采用先进的图像采集观测系统进行拍摄采样,并利用图像分析测量颗粒大小和沉速的变化,推导了生长生物膜后的颗粒沉速计算公式。研究表明生物膜极大地改变了颗粒的表面特性,使得颗粒下沉阻力增大,与同等大小无生物膜黏连的泥沙颗粒相比沉速明显减小。     

大凌河中下游泥沙颗粒特征分析

通过统计大凌河流域1988—2001年的泥沙颗粒观测资料,对大凌河泥沙颗粒特征在不同时间与空间条件下的变化、影响泥沙颗粒变化的主要影响因子及泥沙颗粒与径流量、含沙量间的相关关系进行了研究。结果表明:①在时间上,汛期悬移质泥沙粒径一般小于非汛期泥沙粒径;②粒径大于0.05mm的粗颗粒泥沙对下游河道泥沙沉积的贡献最大,越接近年内丰水期,河道悬移质泥沙粒径越细;③泥沙粒径在20世纪90年代以前变化不大,至90年代中后期总体有所增大;④大凌河从上游至下游的泥沙粒径呈细化趋势。     

分散剂对黄河泥沙颗粒级配检测结果的影响

为了确保黄河泥沙颗粒分析资料的准确性与可靠性,选择对检测结果影响较小的分散剂在泥沙颗粒级配检测中尤为重要。采用激光粒度分析仪对不同分散剂作用下的泥沙颗粒级配进行检测,研究不同分散剂对泥沙颗粒级配检测结果的影响。结果表明,使用纯水作为分散剂对泥沙样品颗粒级配检测结果影响小,试验结果比较稳定;纯水提高了泥沙颗粒级配分析的精准性,同一泥沙样品可在一定程度上减少重复性测试,有利于提高检测结果质量和检测时效。