宽级配河床平面二维泥沙数学模型的几个问题

对平面二维泥沙数学模型的几个关键问题：挟沙力系数、恢复饱和系数、床沙级配调整、冲淤厚度和床沙“归一化”等问题及其相互影响作初步探讨。这种讨论仅'限于山区天然河流宽级配床情况。以上问题在两种底沙不同的河流上应用,结果令人满意。     

电站取水河段长时段的泥沙淤积特性研究（注：研究生论坛）

摘 要:为解决将数学模型运用于电站取水口长时段内的河床演变问题,从而引起计算效率与精度不足的缺陷。本文采用基于隐式与显式结合的算法,探索河道长时段的泥沙淤积特性,建立能模拟长时段河床演变的水沙数学模型,并将该模型应用于昭化电站取水河段泥沙冲淤模拟。通过物理模型与数学模型在不同频率洪水下取水口水位和流速的比较结果,表明此数学模型可以较好模拟取水口水流特性;通过预测昭化电站拉沙方案与不拉沙方案下取水河段运行多年后的河床演变,结果表明此数学模型模拟结果与实际工程结果相似,符合客观规律,能较好模拟河段的泥沙问题。     

游荡型河道阻力沿河宽分布的研究

阻力沿河宽分布的变化是造成游荡型河道主流频繁摆动的主要原因之一,掌握其变化规律是研究游荡型河流演变规律的关键。通过对游荡型河道成因及河道演变特性进行分析,结合黄河下游花园口-高村19541958年的水沙资料,考虑暴涨暴落的洪水、散体颗粒泥沙组成的床面形态以及剧烈变化的地形条件对阻力分布的影响,建立了适用于黄河下游游荡型河道的二维阻力公式。通过实测资料检验,计算值与实测值符合良好,表明该公式可以较好的反映游荡型河道阻力沿河宽分布的特性。     

游荡型河流滩地洪水计算

对于游荡型河道中的漫滩水,以滩地高程为界可分为上层和下层,从水流运动的基本方程出发,忽略上层中水平方向的动量扩散,建立了一种简便的上层水流计算方法,并与他人的试验结果进行了对比,当系数K选取适当时,计算与试验结果一致。     

三峡工程库尾泥沙淤积与治理研究

通过对三峡工程建成后库尾泥沙冲淤规律变化的研究，分析了泥沙淤积对重庆港区航道的影响，提出了库尾泥沙治理的基本原则，方法，以及整治建筑物的结构型式。     

游荡型河道挟沙力沿河宽的分布

挟沙力沿河宽分布的变化是造成游荡型河道主流频繁摆动的主要原因之一,掌握其变化规律是研究游荡型河流演变规律的关键.通过对游荡型河道成因及河道演变特性进行分析,结合黄河下游花园口-高村1954~1958年的水沙资料,考虑暴涨暴落的洪水和剧烈变化的地形条件对挟沙力分布的影响,建立了适用于黄河下游游荡型河道的二维挟沙力公式.通过实测资料检验,计算值与实测值符合良好,表明该公式可以较好地反映游荡型河道挟沙力沿河宽分布的特性.     

长江泥沙调控与干流河床演变及治理中的关键科学技术问题与预期成果展望

长江流域面积180万km2,人口和国民生产总值均超过全国的40%,是我国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。近些年来,在自然条件和人类活动的双重影响下,长江泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化,给河流开发利用与保护均带来了显著影响,而沿江经济社会快速发展和生态文明建设不断对长江泥沙提出调控要求。同时,河流工程建设和泥沙资源化利用的发展也使长江泥沙调控具备了基本条件。但泥沙兼具灾害性与资源性,泥沙调控与河流功能发挥之间存在着矛盾与统一,需要深入研究。国家重点研发计划项目“长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究”以揭示长江泥沙输移分布与河流开发及保护之间的耦合作用关系,研究提出满足沿江经济社会和生态环境需求的长江泥沙调控、河道演变与治理的基本理论和关键技术为总目标。重点研究长江泥沙来源与时空分布变异规律和趋势,河道演变对水沙输移变化的响应机制,控制性水利水电工程联合运用下长江干流和洞庭湖、鄱阳湖的水沙输移规律,河床重塑过程与驱动机制及其防洪、航运和岸滩利用等多重效应,长江泥沙多维耦合与协同调控的理论和方法,并研发多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道治理技术。通过本项目研究,预计将揭示多因素影响下长江来水来沙时空变异特征与趋势、水沙输移与河道演变的响应机制;定量预测控制性水库联合运用下长江和洞庭湖、鄱阳湖泥沙输移与冲淤过程,揭示长江河道的重塑过程、相对平衡状态与驱动机制,阐明河流系统再造的防洪、航运及岸滩利用等多重效应;构建长江泥沙调控的理论框架,建立泥沙调控指标体系、方法和模型;研发江河湖库多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道综合治理技术,并予以示范。本项目的研究将推动河流动力学学科发展,促进长江水沙资源利用与保护,为流域社会经济发展和河流生态保护提供基础保障,具有显著的社会经济与环境效益。     

渔子溪电站水轮机转轮叶片泥沙磨损研究

渔子溪系山区河流,泥沙含量大,渔子溪电站水轮机转轮的泥沙磨损严重。本文通过数值计算和试验分析的方法,对渔子溪电站的水轮机进行沙水流动的数值模拟和水轮机转轮叶片的泥沙磨损试验,得到水轮机转轮的泥沙磨损情况,预估出转轮的磨损寿命,并提出抗泥沙磨损的措施。研究结果对优化渔子溪电站水轮机运行策略提供了重要依据,用以指导电站运行管理人员有针对性地回避发生严重磨损的运行工况,以此达到保证机组安全运行、减轻转轮磨损、延长转轮使用寿命、最大程度减少电量损失的目的,同时也对其他多泥沙河流水轮机抗磨研究和运行具有重要的指导意义。     

三峡工程变动回水区青岩子河段泥沙问题的研究

本文分析了长江三峡工程变动回水区青岩子河段边界条件、水流条件、河道冲淤基本规律和演变机理。论述了进行这类河段物理模型设计和试验所应(?)循的基本原则和技术关键。作者采用数学模型和物理模型相结合的研究方法,预报了三峡建库后青岩子河段的冲淤规律和航道条件,提出了解决航道淤积同题的有效途径。     

黄河下游游荡河型与弯曲河型之间的关系研究

分析了黄河下游的河型分类,计算并统计了黄河下游冲淤标准化输沙平衡数,采用集合数学方法,研究了弯曲河型和游荡河型的关系。研究表明,在冲淤标准化输沙平衡程度数方面,弯曲河型是游荡型的真子集,游荡河型包含弯曲河型,弯曲河型与游荡河型的重叠部分建议归为弯曲河型,游荡河型比弯曲河型多了些数值较大的冲淤标准化输沙平衡程度数。     

水库冲刷漏斗试验研究

探讨了特定河道条件(近坝段地形狭窄)下的水库冲刷漏斗形态问题。通过对宝石水库冲刷漏斗的试验分析认为，在边界条件限制下，冲刷漏斗将呈现二维结构，淤积三角洲基本向坝前平行推进。随水库运行排沙水位的抬高，水库淤积增多，三角洲洲面高程增大，但底孔冲刷漏斗形态、位置基本不变，同流量下淤积上升过程形成的淤积体高程较水位回降时形成的淤积体高程低。相同排沙水位情况下，出库流量越大，淤积高程越低。通过与其它水库冲刷漏斗试验及原型观测资料的比较，确定了宝石电站水库冲刷漏斗纵坡等形态参数，得出了一些对多沙河流水库调度有一定参考价值的普遍性结论。     

边滩漂石河流水沙输移及河床响应数值分析

山区流域地表松散破碎,在地震、暴雨等动力条件影响下大量松散碎屑物质进入沟床,使得山区河流的泥沙补给条件发生突变。由于不同河段输沙能力差异明显,泥沙易在局部河段淤堵,河床剧烈调整,水位显著抬升,这给山区河流的水沙灾害防治造成巨大威胁。基于岷江支流白沙河与龙溪河局部河段的野外调查发现,在干支交汇段沿程边滩漂石结构突出,河道主槽冲刷强,边滩淤堵少。在此基础上,为了分析山区河道中边滩交错漂石结构对水沙运动及河床变形的影响,采用CFD-DEM（计算流体力学CFD,离散单元法DEM）耦合模型,针对不同边滩交错漂石结构下的输沙及河床响应过程开展模拟研究,重点分析了流量、沟道来沙量以及边滩漂石结构对河道下游调沙减灾效果的影响。计算结果表明,山区河道中的边滩交错漂石能够有效改变泥沙颗粒运动轨迹,使得绝大部分颗粒从河道中央向下游输移,进而减少颗粒在河道两岸淤积。此外,边滩交错漂石可以调节山区河流下游河段的来沙过程,控制来沙强度和来沙量,减少泥沙在保护河段落淤进而有效降低河道的沿程水位。随着边滩漂石布设间距的减小、流量的降低以及沟道内来沙质量的增大,边滩漂石对松散堆积体的固沙效果越好,对下游河道的削峰调沙及保护河段的防灾减灾作用越明显。     

汾河水库1962～2008年泥沙淤积情况分析

对汾河水库1962~2008年泥沙淤积状况分析结果表明：水库泥沙淤积量总体呈减小趋势。汛期降水量和入库水量是造成水库泥沙淤积的主要因素,实施上游水土保持项目对减小水库淤积具有显著作用。     

某抽水蓄能电站拦沙库泄洪排沙系统的水力特性研究

以某抽水蓄能电站下水库泄洪排沙洞为研究对象,利用相似理论建立了比尺模型,该模型通过了河道阻力试验验证。试验中,观测了不同水力条件下的洞内水流流态、水面线、流速、消能状况以及下游护岸冲刷情况。试验观测结果表明,泄洪排沙洞进口流态平顺、泄流能力及隧洞段流态均满足设计要求,但陡坡扩散段以下的急流涵洞段出现水跃闷洞、明渠深度不足、出口扩散段不能集中拉沙等问题。基于调整纵坡、协调各段输水能力、抑制水跃强度的修改思路,进行了优化修改试验。经多次比对试验,最终确定了优化修改方案,解决了涵洞段与明渠段水流衔接的协调性。修改方案较合理地控制了洞内水深,消除了明流洞水跃壅塞现象,改善了洞内流态;同时,增设扩散段输沙槽,有效提高了小流量集中拉沙的能力,满足了不同水流条件下的泄流安全要求。该研究成果对类似工程设计与安全运行具有一定的参考价值。     

城市化开发的侵蚀模数及流域淤积量研究

通过大量调查和试验资料，主要对深圳市花岗岩风化物一切平土区侵蚀特性和淤积特性进行了分析，得出了城市化开发的土壤侵蚀和流域淤积量变化。     

来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响

摘要：针对山区河流的来沙条件的不确定性导致的河流形态变化的问题,根据J . G. Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨了来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8mm的粗沙后推移质的中值粒径先增大后减小相反。     

波浪作用下岸坡泥沙起动机理初探

波浪在库岸边坡破碎时,由水体紊动、破波压力和波能产生的上举力使库岸泥沙颗粒处于悬浮起动状态,并在沿岸坡向的破波回流作用下被带走,最终造成库岸边坡的冲刷变形.在实测各向破波压力和岸坡变形的基础上,得到了波浪作用下岸坡泥沙起动公式,并对其进行了修正.