考虑溯源冲刷中河岸展宽的一维水沙数学模型研究

溯源冲刷是河道或水库下边界水位急剧下降而导致的一种自下而上的强烈冲刷现象,常伴随着河岸崩塌展宽.基于河岸展宽现象及其运动特点,在考虑溯源冲刷的一维非饱和输沙数学模型的基础上,拓展添加河岸展宽计算模块,以相关经验公式为判别条件,提出河岸展宽的计算方法,实现河岸展宽、溯源冲刷与常规沿程冲淤计算自动优选功能.经与某多沙水库实...     

水库溯源冲刷计算方法

水库溯源冲刷是由于坝前水位骤降、水面比降突然增大而出现的一种自下而上的强烈的冲刷现象，它不仅能在短时间内将全部来沙排走，而且能冲走大量的库区前期淤积物，因此溯源冲刷计算是水库泥沙冲淤计算的一个重要组成部分。本文介绍的计算方法，对水库的冲刷图形进行了合理概化，并分析确定了有关参数。与其他方法相比具有简单合理的特点。1纵剖面的概化水库溯源冲刷纵剖面的变化，主要取决于水库的运用方式、泄流规模、冲刷流量以及库区淤积物的抗冲性等因素。恒山等水库的运用实践表明，水库在蓄水拦沙运用后，如果迅速降低坝前水位会形…     

潼关以下黄河三门峡库区汛期冲刷规律分析

通过实测资料对1974年以来三门峡库区溯源冲刷和沿程冲刷进行了分析，指出了溯源冲刷的范围，初步研究了溯源冲刷的发展过程及其与入库流量、坝前水位和河床条件等之间的关系，并对沿程冲刷及其与水沙的关系进行分析，明确了大流量时沿程冲刷和溯冲刷是水库冲刷的主要形式，是增大水库排沙的主要途径。     

河床溯源冲刷影响下的桥墩冲刷

主要针对河床采沙所致的溯源冲刷对水下结构物周围冲刷影响的问题,研究冲刷演变及预测方法,为结构物安全防洪提供参考。通过水槽试验观测了床面突降条件下的溯源冲刷和墩柱局部冲刷耦合发展规律及其主要影响因素,建立了溯源与局部耦合冲刷的实时计算方法。溯源冲刷耦合下的局部冲刷与平床时的冲刷之比呈上凸曲线变化,与距离、流量及跌水水头差有关;局部冲刷和溯源冲刷对总冲刷深度的贡献比是墩柱与采沙坑距离、跌水水头差及流量的函数;在河床采沙的一定影响范围内,溯源冲刷到达时的瞬间冲刷速率远大于局部冲刷速率。本文的计算方法,可用于预测溯源与局部耦合冲刷时结构物总冲刷深度的发展。     

水库溯源冲刷模式初探

本文在原型观测的基础上，结合室内试验，分析了水库的溯源冲刷过程，认为水库潮源冲具有两种模式－“全程剥蚀”式溯源冲刷及“局部跌坎”式溯源冲刷，文中通过对一般水库淤积物粒径分布范围及淤积结构进行分析，选取了三组级配的沙样进行了水槽试验，由水槽试验可知，当淤积体干容重小于１．２￣１．２５ｔ／ｍ＾３时，溯源冲刷呈“全程剥蚀”式；当淤积体干容重大于１．２￣１．２５ｔ／ｍ＾３时，溯源冲刷则呈“局部跌坎”式。这     

三门峡水库溯源冲刷对水沙及边界条件的响应

利用三门峡水库1974年以来的实测资料,分析研究了水库不同排沙运用方式下溯源冲刷的发展形式及特点。结果表明:溯源冲刷范围主要集中在黄淤31—38断面;汛期平均流量越大,溯源冲刷距离越远,流量大于1 500 m~3/s时可以发展到黄淤36断面,流量小于1 500 m~3/s时冲刷范围随着流量的增大明显延长;同流量下冲刷发展的变化范围为10~15 km;出库流量与坝前水位是影响水库溯源冲刷及出库水流输沙率的关键因素,水位越低、流量越大,排沙量越大;同样条件下降低水位排沙的排沙量比敞泄排沙的大。     

三门峡水库运用对库区冲淤影响的研究

根据实测资料计算和分析，非汛期水库回水淤积末湍距坝距离l1与非汛期水库最高运用水位和初始始河床平均高程交点距坝距离l2之比平均为1．07左右；水库汛期溯源冲刷输沙率与流量和坝前比降成正比，溯源冲刷范围一般在和大禹渡之间；水库近几年的排沙流量一般在1500－2500m^3/s之间，水库降低水位应控制在292－295m范围内，9、10月水库蓄水发电运用水位可适当提高，控制指标是以不影响大渡附近河段的冲刷为前提。建议在北村至大禹渡之间增设一个水位站作为水库新的控制指标站，并开展水库不同水位对该站以上河段冲淤影响的研究。     

基于冲积系统趋衡响应模型的河床冲刷研究与预测

运用河流辩证法原理分析非平衡态河流的演变趋势，可见水沙或边界变化等扰动引发的系统偏差普遍表现出时空衰减的特性，在趋于新平衡态的过程中，水流与河床的相互作用总是使偏差朝减小的方向调整，遵循“趋衡性”或“趋衡响应原理”。据此假定扰动发生概率符合泊松分布及单个扰动响应强度满足指数衰减率，给出冲击系统趋衡响应模型的初步形式，基于美国多座水库下游河道实测数据的规律性检验表明，冲积系统对扰动的响应强度随时空推移呈非线性衰减趋势，体现了河流演变的时空趋衡性。在此基础上，选取泥沙起动难度与水流强度反映影响床面泥沙运动状态的两个矛盾方面，以两者之比作为定量描述趋衡衰减系数的动力学参量，率定相关系数后模型即有定量预测水库下游河道河床累计冲刷深度的功能。进而，运用基于三门峡水库下游实测资料率定后的模型对黄河中游古贤水库修建后下游河道的沿程冲刷及潼关高程下降引起的渭河下游河道溯源冲刷过程进行预测。结果表明，龙门和潼关的计算河床累计冲刷深度分别为1.84m和1.43m；潼关高程下降引起的渭河下游溯源冲刷河段长度约为250km，华县、渭南溯源冲刷深度分别为0.54m和0.25m。研究成果为冲积河流非平衡态时空调整过程的预测提供了新思路，具有较大工程应用价值。     

东方红电站1984年冬季泄空冲刷分析

本文分析了东方红水库泄空冲刷的现象和特点,提出溯源冲刷的简化计算图形和计算方法,讨论了东方红水库溯源冲刷的数量和历时的关系.     

三门峡水库运用方式对潼关高程的影响

三门峡水库修建后，潼关处于水库库区，河床淤积抬高。抬高过程与三门峡水库的运用方式及泄流规模密切相关。本文从实测资料入手，主要分析了三门峡水库控制运用以来，潼关河床高程的变化。非汛期水库高水位运行时间长，潼关河床淤积抬高，汛期冲刷历时短，溯源冲刷发展不到潼关，潼关河床得不到有效冲刷，且不利于汛期输沙，都是潼关河床抬高的主要原因。     

三门峡水库水沙运动的若干规律——兼论水库溯源冲刷对黄河下游河道的影响

小浪底水库的合理运用对于延长水库寿命,确保黄河下游防洪减淤、长治久安,至关重要。本文基于与小浪底水库河谷地貌、水沙运动基本相似的三门峡水库潼关以下库段和下游河道数十年的基本资料,分析了水库造床及冲淤形态、水库拦粗排细和水库泄空、溯源冲刷的特点,以及溯源冲刷本身对黄河下游河道冲淤的影响。这些对于深化认识和科学制定小浪底水库拦沙后期的运用方式是非常重要的。     

采沙河床桥墩冲刷研究

本文根据冲刷机理的不同，将采沙河床桥墩冲刷分成三部分：（1）采沙坑背水面边坡由于增加了水流比降容易形成溯源冲刷，（2）桥渡压缩水流过流断面增大水流挟沙力引起一般冲刷，（3）桥墩周围涡旋流造成局部冲刷。总的冲刷是三种冲刷的叠加。本文采用分步法计算了某河流采沙河床桥墩冲刷深度，各部分不同的冲刷机理采用相应的冲刷计算方法。结果表明采沙坑对桥墩安全的影响与沙坑尺度及其距大桥的距离有关。     

呼图壁河渠首工程水库泄空冲沙研究

对于多沙河流上水库的排沙方法,前人已有较多研究,但通过模型试验来模拟水库高淤积后的排沙研究较少。通过水工动床模型试验,对呼图壁河渠首拟建水库高淤积状态下的泄空冲沙进行了研究,根据冲淤前后的断面变化情况,对泄空冲沙过程中的溯源冲刷和沿程冲刷进行了分析,找出了泄空冲沙的规律及运用原则。通过对泥沙冲淤的数值分析,建立了溯源冲沙的概化图形,推导出了一套适合该水库的泄空冲沙公式。经验证,建立的泄空冲沙公式可以用于呼图壁河渠首工程水库排沙形态预测及排沙量的估算。     

三门峡水库运用方式对潼关高程的影响

三门峡水库修建后，潼关处于水库库区，河床淤积抬高。抬高过程与三门峡水库的运用方式及泄流规模密切相关。本文从实测资料入手，主要分析了三门峡水库控制运用以来，潼关河床高程的变化。非汛期水库高水位运行时间长，潼关河床淤积抬高，汛期冲刷历时短，溯源冲刷发展不到潼关，潼关河床得不到有效冲刷，且不利于汛期输沙，都是潼关河床抬高的主要原因。     

水库粘性淤积物泄空冲刷的模型试验研究

本文提出了一种用原型粘性淤积物作为模型沙模拟水库泄空冲刷过程的模型试验方法.粘性淤积物的抗冲能力主要决定于其粘结力,而粘结力随淤积物干容重的增大而迅速增大.调整粘性淤积物的干容重,可使模型的冲刷过程与原型相似.试验中发现,粘性淤积物的排出主要发生在泥流和溯源冲刷过程中.淤积物干容重愈大,粘土矿物颗粒含量愈高,冲刷出库的泥沙就愈少,溯源冲刷形成的纵坡也愈陡.文中还对泄空冲刷试验中观察到的一些现象作了详细描述和讨论.     

水库下游河床粗化计算模型

根据泥沙起动及河床粗化理论公式，建立了水库下游河床粗化数学模型，以研究水库下游河道极限冲刷深度及粗化层级配，该模型计算简捷方便，通过实例计算结果分析，与一维数模计算成果比较及实际资料验证等级结果表明，该模型计算结果合理，可靠，对研究水库下游局部河段冲刷，具有重要意义。     

溯源冲刷的计算方法及其应用

本文着重提出了计算溯源冲刷纵剖面变化、冲刷末端上延以及冲刷量过程的一种简单有效的解析表达式;同时,针对控制方程任意初边值问题,给出了便于应用的简易数值模型.结果表明,解析解、数值解与室内外实测资料吻合良好.     

河道冲刷和清水水流河床冲刷率

在冲积河流里。水流条件变化如洪水、水库泄放清水、河道渠化等使挟沙力不饱和引起冲刷，称为河道冲刷。这与水工建筑造成的局部冲刷不同。河道冲刷深度主要决定于冲刷率和冲刷历时。本研究通过对各种泥沙大量实验，证明了河床冲刷率正比于水流提供的冲刷功率并依赖于泥沙粒径和容重，首次提出了冲刷率公式。经验证，该公式可以用于非恒定流输沙和河流洪水冲刷计算。     

小浪底水库淤积形态探讨

至2010年10月,小浪底水库干流三角洲顶点推进到距坝18.75km的HH12断面,库区淤积量达到28.23亿m3。本文通过分析小浪底水库运用以来库区干流淤积形态,研究了水库三角洲淤积形态对水沙输移的影响机理与作用,结果表明:三角洲淤积形态与锥体淤积形态相比,相同淤积量与相同蓄水量条件下,前者回水长度明显缩短,坝前蓄水位明显降低;发挥水库拦粗排细减淤效果及优化出库水沙过程等方面,三角洲淤积明显优于锥体淤积。三角洲淤积更有利于塑造异重流,异重流排沙效果优于壅水明流排沙。小浪底水库降水冲刷实体模型试验结果表明,河槽溯源冲刷下切的同时水位下降,两岸尚未固结且处于饱和状态的淤积物失去稳定,在重力及渗透水压力的共同作用下向主槽内滑塌,库容得到恢复。当前在水库运用过程中,若遇洪水入库,通过降低水库坝前水位,可在坝前段及三角洲洲面形成溯源冲刷,从而尽可能延长库区由三角洲淤积转化为锥体淤积的时间。     

桥下非黏性土冲刷机理及常用冲刷计算方法探讨

因理论不成熟、工程条件各异,河道桥下冲刷计算结果误差较大。分析桥下一般冲刷与局部冲刷机理,讨论不同类型河道一般冲刷与局部冲刷的常用计算方法,以安徽省沙颍河四座桥梁工程为例,对常用的3种非粘性土一般冲刷计算公式及3种非粘性土局部冲刷计算公式进行了分析对比,结果表明:对于皖北平原区河流,一般冲刷计算时,桥渡64-2简化式相对于64-1修正式及包尔达可夫公式较为合理;局部冲刷计算时,桥渡65-2原式相对于65-1修正式及65-2修正式为较为合理。上述所得结论对桥下冲刷计算有一定的参考价值。