永定河卢三段河工模型糙率模拟试验研究

通过水槽实验,运用水泥锥梅花加糙法,研究不同水泥锥布置和不同流量条件下的加糙糙率变化规律。将该加糙方法,用于永定河卢三段河工模型试验中,设计洪水条件下的试验水位与设计水位基本一致,表明加糙结果合理、可靠。试验结果表明,水泥锥直径为2 cm、铺设间距为3.3 cm,可达到0.030的模型糙率要求。试验成果可为大比降沙卵砾石河床的河工模型试验加糙方案提供借鉴。     

大变态非恒定流河工模型的加糙技术

大变态非恒定河流工模型，由于模型变率大且模拟洪水过程，加糙时应特别注意行蓄洪区库容相似、河道槽蓄相似、雷诺数变幅大、模拟糙率大等问题，梅花形十字板加糙技术，由于其形体小、阻力大、进入阻力平方区雷诺数小、适应水流方向变化等优点，满足大变态非恒定流河工模型对加糙的特殊要求，较好地解决了大变态非恒定流河工模型的加糙问题。     

变态河工模型中的水流阻力相似分析

通过钱塘江河口闻家堰河段水文测验资料,得到了该河段的水流阻力损失的构成、各种阻力损失的大小以及该河段的河床糙率系数,同时对变态河工模型中的糙率相似问题进行了深入探讨.理论分析和模型验证结果表明,河工模型在几何相似满足的前提下,只需满足河床糙率相似,即可基本满足模型中水流阻力的相似问题.     

定床模型糙率模拟试验研究

通过变坡水槽试验,取得了18组定床模型梅花形加糙试验的数据,分析给出了定床模型设计糙率的加糙方法。模型中在糙率要求较大的部位可采用梅花形排列法加糙,在模型水深较浅的滩面及工程局部可采用密排平铺法加糙。结果表明,这种加糙方法可较好地模拟定床河工模型的设计糙率。     

Y型加糙体水力阻力试验研究

 大多数河工模型都需要加糙才能满足河工模型的阻力相似，因此模型加糙效果的好坏直接关系着河工模型模拟的效果和精度。通过水槽试验对Y型加糙体阻力特性进行了深入研究。研究结果表明：其糙率具有一个较大的调整范围，且随着加糙间距的增加水力阻力减小，减小的幅度越来越小，最后基本不变；雷诺数在3 500左右水流进入阻力平方区，进入阻力平方区后，随着相对淹没度的增大水力阻力减小，最后达一定值。     

大型潮汐河工模型适时加沙控制系统设计与应用

潮汐水流断面输沙率在潮周期过程中一直处于变化之中,在潮汐河工模型中进行精确加沙是一个难题。为提高加沙控制精度和自动化水平,在长江口深水航道三期工程航道回淤预测河工模型上,设计开发了自动加沙控制系统。该系统以计算机控制技术为核心,辅以机电技术和管道结构设计,实现了对整个试验过程的适时加沙控制,能够适应潮汐水流要求加沙适时变化的特点。实际应用后,效果良好,具有推广价值。     

明渠试验加糙方法研究

在明渠水流试验中,经常需要进行不同糙率的研究.本文提出了一种采用绳索加糙的试验方法,并进行了各种水流条件和加糙绳距的试验.试验结果表明,加糙绳距对阻力系数的影响明显,绳距和流量越小,影响程度越大,随流量和绳距的加大,其作用逐渐减弱.加糙绳索的当量粗糙高度与绳距有关,各种试验条件的阻力系数与Rη遵循式(7)的变化规律.采用绳索加糙调整床面阻力的方法操作简单,调整灵活,变化范围大,为明渠阻力的试验研究提供了一种简便易行的方法.     

梅花形十字板加糙的原理及实践

：梅花形十字板加糙具有形体小、阻力大、进入阻力平方区雷诺数小、适应水流方向变化等优点,完美地解决了大变态非恒定流河工模型的加糙问题,其在淮河防洪模型中的应用取得了满意的成果。     

矩形渠道人工加糙壁面阻力规律试验研究

为研究矩形渠道水流的阻力规律,采用了3种不同粗糙度的人工加糙渠道进行试验。研究结果表明在均匀流条件下,对同一粗糙度明渠,水力条件变化时糙率系数不是恒定不变的,它会随着流量的加大而呈对数减小,随着渠道宽深比的增大而呈对数增大,同时随着雷诺数Re和弗汝德数Fr的增加而呈幂函数减小。同时表明,不同的壁面粗糙度对糙率系数影响很大,进而影响水流的水力特性。即流量相同条件下,当壁面粗糙度增大时,断面水深增大,平均流速减小,雷诺数和弗汝德数均减小。并根据试验资料拟合出了糙率系数和等效粗糙度之间的关系式。     

亲水性树脂基复合模型沙力学特性试验研究

 在广泛收集分析国内外各种模型沙特性的基础上, 根据长江防洪实体模型相似要求，研制了一种新型亲水性树脂基复合模型沙，并对该种沙密度、休止角、起动、沉降等基本物理力学特性以及阻力特性进行试验研究。在此基础上采用该模型沙进行局部河段动床验证试验。试验结果表明：该模型沙基本满足长江防洪实体模型沉降和起动等各项相似要求；具有物理性质稳定且可调节、能够批量生产等优点；床面糙率值为0.013～0.021,并随着沙波发育逐步增大。     

感潮河段水沙数学模型研究与应用

感潮河段的水流和泥沙运动均具有很强的非恒定性,采用有限体积法建立了一套感潮河段平面二维水流泥沙数学模型。模型采用同位网格的SIMPLEC法对水流方程进行离散和求解,较全面地考虑了非均匀悬移质及推移质运动,具有较好的普遍适用性。以长江下游口岸直河段和仪征河段为例,分别对模型作了定床和动床计算,计算结果与实测值符合较好,从而证明了模型的可靠性。     

平原感潮河网水动力模型研究

利用一维Saint—Venant方程组、河网汊点连续方程及边界条件建立了河网水动力学模型；采用Abbott六点隐式差分格式离散控制方程组；求解河网时，将河段方程自相消元，得到以汊点水位为基本未知量的汊点方程组；采用汊点优化编码来降低汊点方程组系数矩阵的带宽以提高计算精度和节省计算耗时。对上海市平原感潮河网进行了合理概化，利用1999年6月～9月的实测水文资料进行了率定，结果表明计算值同实测值吻合较好。     

冲积河流糙率由来与计算方法研究

为在水力学及河流学科教学与研究中减少误解,本文在系统回顾了前人明渠流速计算公式研究成就的艰辛过程中,指出教科书与文献存在的误解;并在述评糙率公式优缺点后,指出了现有方法存在的问题。认为在曼宁水流阻力公式是纯经验公式和糙率测验精度实难保证的状况下,且今后相当长时期内人们尚难科学描述沙波兴衰机理及沙粒沙波阻力转换关系,给出糙率理论公式很不现实;建立实用性公式需抓住Fr这个同其他判别沙波运动状态的参数有关联性与可替代性的首要参数;构建出可适应模型试验反映的"n随Fr增大而减小,Fr很小时n会较大"变化趋势的公式形式后,根据冲积河流"糙率最大值一般为糙率较小值的10倍"的实际情况与"Fr=0.5时糙率接近动平床糙率"的动床模型试验结果,确定待定系数与参考糙率,建立了糙率简便公式(21)。为提高公式精度和适用范围,以沙粒阻力因子反映沙粒肤面阻力作用,遂给出体现沙粒肤面摩擦影响的动床糙率公式(22),并通过引入浑水卡门常数适当考虑含沙量对水流能耗的影响,进一步给出了考虑床面沙粒与含沙量共同影响的糙率计算公式(23)。大量冲积河流实测资料系统验证表明,本文建立的糙率公式明显比现有公式更符合实际。     

水动力数学模型在三洋港枢纽感潮河道施工截流中的应用

根据感潮河网的水力特性,采用有限差分格式求解圣维南方程,建立了三洋港枢纽水动力数学模型,并利用2010年实测资料对模型进行验证。根据施工截流的要求,利用水动力模型对龙口进行模拟计算,从而确定中泓截流方案所需要的关键数据。据此制定截流方案,成功实现截流。     

水动力模型在平原感潮河网地区的研究与应用

根据平原感潮河网的水力特性，研究复杂河网非恒定流计算问题，利用圣维南方程组、节点连续方程及边界条件建立了水动力数学混合模型。将模型应用于宁波市鄞东南水系的河网计算，并利用2005年“麦莎”台风实测水文资料对模型做了检验。验证结果表明，建立的水动力数学模型是可行的，可以用于平原感潮河网地区的水力计算。     

感潮河道溢油扩展、漂移特性实验

溢油污染已逐渐成为内陆突发性水环境污染的主要问题之一。尤其在河口感潮河道,油污染问题日益突出。溢油污染因其对环境、生态、经济等的长期、巨大的破坏性影响,日益受到学术界的关注。然而以往的研究大都集中在海洋溢油方面,河道溢油研究因起步较晚,研究成果较少,考虑潮汐影响的则更少,且研究手段多以数值模拟为主,机理性实验研究较少。该文通过潮汐水槽模拟实验,观察并记录油膜在潮汐水流中、两个半日潮潮周期内的扩展、漂移情况,初步分析溢油油膜在潮汐水流中的扩展、漂移规律。实验结果表明：潮汐水流中,溢油油膜的扩展、输运过程主要受溢油自身理化性质和外界潮汐水流变化的影响。溢油入水后,首先经历重力扩展阶段,此阶段历时很短;然后经历剪切扩展阶段,此阶段历时长,油膜既受内部黏滞力影响,又受水流、风力引起的边界剪切力的影响,同时由于历时长,还受到潮流的输运影响。最后,当油膜很薄时,除受潮流的输运影响;还因受紊动水流及风浪的影响,在漂移过程中破碎或乳化。     

遗传门限自回归模型在感潮河段水位预测中的应用

应用门限自回归(TAR)模型建立了同时受潮汐和径流双重影响的长江下游感潮河段高桥水文站月水位TAR预测模型,建模过程中运用遗传算法来实现模型参数的优化.计算结果显示,门限自回归模型可以拟合感潮河段的非线性特性,拟合及预测精度均满足水文预报规范要求,遗传算法的引入简化了建模过程,提高了模型的预测精度并保证了其预测性能的稳定性.研究结果表明用遗传门限自回归模型预测感潮河段的水位是可行的,该模型在感潮河段其他水文要素的非线性时序预测中也具有广泛的实用价值.     

自适应随机搜索算法在河网数学模型糙率反演中的应用

介绍自适应随机搜索(ARS)算法的基本原理,并以泰州市河网为例,测试了ARS算法在资料受限条件下河网模型糙率反演的表现。结果表明,ASR算法能够自动优选出河网大多数河段的糙率值,得到较好的水位流量拟合效果。     

感潮河段潮流量测验测次分布对潮量计算精度的影响

针对长江下游苏通大桥桥位河段的水文地质特性,对涨落潮分别采用3种潮流量测验测次分布方案,研究潮流量测次分布对潮量计算精度的影响。以连续实测潮流速资料推算的涨落潮量作为真值,将各不同测次方案下推算出的涨落潮量与之比较,进行误差分析。结果表明：潮量计算精度随着测次的增加而提高;目前感潮河段采用落潮流1 h施测1次的常规测次方案较为合理;涨潮流0.5 h施测1次会导致涨潮量系统误差偏小,净泄量比实际值偏大,继而影响桥位河段潮量计算精度和水资源量的控制,需要进行误差校正。