论黄河干支流悬移质粒径与含沙量关系

黄河干支流资料表明，河流中悬移质泥沙粗细的变化既有随着含沙量的增加而变粗的，也有随着含沙量的增加而变细的。本文分析了黄河干支流泥沙粒径与含沙量关系的不同资料，提出了较大含沙量情况下泥沙粒径与含沙量的统计关系，解析和讨论了所推导出的悬移质泥沙粒径与含沙量的关系。     

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。     

三峡工程后长江口徐六泾入海水沙特征变化研究

基于2004-2019年长江口徐六泾断面观测数据，分析了三峡工程修建以来长江入海水沙特征和变化过程。结果表明，三峡水库修建后入海流量年内分配在2010年后出现显著改变，洪季期间的7月流量增大17%,9月减小22%,枯季各月流量升高15%以上。徐六泾多年垂线平均含沙量为0.09 g/L;2010年是徐六泾表层含沙量减少的拐点，减少幅度达50%。2014年以后，徐六泾表中层含沙量呈新一轮下降进一步减少，底层含沙量从2016年开始有所升高，入海含沙量减少趋势放缓。入海泥沙多年平均中值粒径为6.5μm, 2016年以前黏土与粉砂含量之比约为4∶6,砂含量低，之后含砂量平均占比由2%上升到10%,入海悬沙粗化。建坝对入海水通量的年内分配有重要影响，入海泥沙特征变化则受建坝与中下游河流自适应调整的双重影响。     

浅析盖孜水电站流域泥沙计算

水电站的选址非常重要,关系到水电站使用寿命及运行安全。盖孜河流域范围内的泥沙情况影响到盖孜水电站的规划选址,文章通过分析水文和泥沙情况,选取水文站有代表性年份的历史数据,对历史数据进行统计和计算,重点计算分析了盖孜河流域内泥沙情况,对拟选坝址处多年平均悬移质输沙率、多年平均悬移质含沙量、多年悬移质年内分配等指标进行了分析,意在为水电站初设和选址提供理论依据。     

新疆尼雅河悬移质泥沙分析

尼雅河是新疆和田地区民丰县境内的主要河流,文章采用3个水文站的实测资料对尼雅河悬移质含沙量和输沙量的年内及年际变化进行分析。结果表明,河流含沙量年内分配与径流同时集中在春季和夏季,含沙量分布与径流相一致,最大年与最小年含沙量极值变化较大;泥沙输移与径流的变化关系密切,输沙量季节变化极大。     

黄河下游滩区含植物水流运动及阻力试验研究

含植物水流运动规律是研究黄河下游滩区防洪的重要内容。通过开展水槽试验，测量不同水深、比降、含沙量条件下的流速分布，研究了黄河下游滩区代表性植物作用下的水流动力特性及阻力变化规律。研究结果表明，植物在非淹没情况下，纵向流速随相对水深增加，表现为先增后减；在淹没情况下，纵向流速沿垂向呈三区“S”形分布特性；相对紊动强度的沿垂线分布特点与纵向流速基本一致，但含沙量越大，水流纵向紊动强度越小。在相同比降条件下，植被糙率随佛汝德数的增加而减小；而佛汝德数一定时，植被糙率与比降成正比；相同比降条件下的植被糙率随含沙量的增加而减小。     

科技简讯

“振动式悬移质测沙仪”可解决黄河泥沙测验难题3月20日,水利部国际合作与科技司在郑州召开了“振动式悬移质测沙仪”研制成果验收、鉴定会。与会专家认为,该成果总体达到了国际先进水平。“振动式悬移质测沙仪”是由黄委水文局与哈尔滨工业大学合作研制的。该仪器针对黄河泥沙测验难题,采用振动式传感技术,实现了河流含沙量的快速、准确、在线监测和记录,提供数据采集传输智能接口,配备了含沙量实时处理软件,能够随测随报,且测量含沙量范围大,受泥沙粒径变化影响小,长期稳定性好。“振动式悬移质测沙仪”的研制成功,是水文测验技术上的一大…     

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。     

甬江及河口附近海域枯季水沙特性分析

基于2016年1月甬江及河口附近海域水文、泥沙观测资料,从水动力条件和泥沙环境两方面分析该水域枯季水沙特性。分析表明:①甬江最高潮位沿程变化不大,最低潮位沿程下降,最大潮差沿程增大;甬江河口附近海域的最高潮位、最大潮差和平均潮位都呈西北高于东南的特点。②甬江流速从上游至下游逐渐增加,河口附近海域流速总体上呈北强南弱的平面分布特点。③甬江从上游至下游含沙量先增后减,大潮含沙量大于小潮。河口附近海域西北侧含沙量大于东南侧,大潮含沙量大于小潮。输沙量和含沙量的规律较为一致。④甬江在同一个涨落潮周期内,含沙量存在两个峰值,分别出现在涨急、落急之后1~2 h。河口附近海域与河道内不同,含沙量存在单峰和双峰两种情况。     

关于悬移质含沙量沿垂线分布的几个问题

本文从悬移质扩散方程出发,根据粘性流体的非滑移条件,考虑了泥沙颗粒周围有部分流体随泥沙一起运动的特点,得到了一个新的平衡情况下恒定均匀二维明渠流的悬移质运动的基本方程,即其中m。等于泥沙体积和随泥沙颗粒一起运动的水体体积之和与相应体积内的泥沙体积之比.它与泥沙颗粒的大小,形状及含沙量有关.根据上述方程得到的含沙量沿垂线的分布公式,不仅较好地克服了Rouse公式中存在的水面含沙量为零、床面含沙量为无穷大的两大缺陷,而且其结果与实测资料较为符合,特别是近底含沙分布与实际情况十分吻合.     

基于小波分析的汀江水沙通量变化规律研究

利用1951-2007年月平均水沙通量资料,采用Morlet小波函数,对汀江上杭水文站近60年来的年际和年代际变化特征进行小波分析,揭示了汀江水沙通量的多时间尺度变化特征和突变点,并根据小波能量谱(能量集中区)所对应的主周期进行了趋势分析.计算结果表明,洪季水沙通量的多时间尺度振荡趋势和位相与水沙通量的年变化特征相一致;洪季(4-9月)和年径流量均存在18年左右时间尺度的主振荡周期,6 -9年时间尺度的次主周期;洪季(年)沙通量均存在28年左右时间尺度的主振荡周期,16年时间尺度的次主周期;经小波趋势分析,未来10 -20年,汀江水沙通量与正常值相比呈降低趋势.     

汕头湾悬移质石英含量与含沙量的关系及显损含沙量年出现率推算

根据广东汕头湾泥沙实测资料的分析，石英百分含量随含沙量增大而减小，绝对含量却随含沙量增大而增加，并与含沙量有很好的相关关系，原因是随着含沙量的增大，细颗粒泥沙的含量增加较快，其使悬沙的平均粒径减小，而粗颗粒泥沙的百分含量变化正好相反。通过建立石英含量与含沙量和水位上涨率(或下降率)与含沙量之间的相关关系式，本文就汕头湾显损含沙量的年出现率及含沙量和石英含量的特征值进行了推算。     

兴化湾海域泥沙特征及地形变化分析

为了查明兴化湾海域泥沙特征及地形变化,基于2013年7月份兴化湾海域水文泥沙测验资料,分析了研究区域的泥沙分布特性,并结合兴化湾深槽历年实测数据探讨了悬沙运移对其水下地形变化的影响。分析结果表明:测区含沙量较小,本次测验平均含沙量为0.062 kg/m³,大潮的平均含沙量较大,小潮的平均含沙量较小;含沙量的涨、落潮变化明显,最大含沙量多出现在最大涨急时刻附近,最小含沙量多出现在最大落急时刻附近,表明测验海域泥沙受到的扰动较小;各测点涨潮输沙率占优势,但涨、落潮输沙率绝对值都很小;研究海域泥沙随潮流往复进出,总体上为涨潮流方向,即由东南向西北运移,这与江阴壁头附近的情况相吻合,即深槽宽度不断向两侧扩展,而海底水深稳中有冲,基本处于略有冲刷的平衡状态。     

补远江流域水沙特性及其变化分析

补远江是澜沧江干流来水量最大的一级支流,其水文效应随着干流梯级电站相继建成而凸显,而对该流河水沙研究尚欠关注。采用补远江曼安水文站1960～2008年月平均流量和1993～2008年月平均悬移质含沙量数据,对补远江流域的水沙特性及其变化进行了统计分析。结果表明：① 研究时段内,补远江流域水沙的年内分配不均;② 流域水沙的年际变化幅度较大,年径流量和年悬移质输沙量均呈现一定的下降趋势;③ 曼安流量与含沙量呈现明显正相关,拟合程度较高。     

悬移质取样垂线流量权重法测定断面平均含沙量的应用研究

实测部分流量的悬移质输沙率法测定断面平均含沙量,输沙率和流量测验必须同步进行,与新仪器设备的测验原理及不断变化的测验环境不相适应,应用取样垂线流量权重计算断面平均含沙量,将可达到简化断面平均含沙量测验程序、提高泥沙测验时效性的目的。本文分析了悬移质取样垂线流量权重法(系数法)测定断面平均含沙量的原理和应用条件,实例研究了悬移质取样垂线流量权重法(系数法)测定断面平均含沙量符合流量加权原理和河流含沙量在断面上的分布规律,具有很好的推广应用价值。     

Assessment of sediment contamination from pollutant discharge in surface waters

Based on theoretical considerations, the pollutant trapping efficiency (PTE) of a river section was introduced to assess sediment contamination from pollutant discharge. Under simplified assumptions, PTE can be calculated by the sedimentation of suspended particulate matter (SPM), the inflowing concentration of SPM and the solidwater partition coefficient K_d. Regarding a more complex field case, a one-dimensional flow and transport model was applied to a lock-regulated section of the Neckar River, Germany. Long-term simulations (1950–1994) were carried out (a) to analyse the temporal development of sediment contamination and (b) to quantify the dependence of the PTE of cadmium on K_d and the Damkoehler number, characterizing the time scale of the adsorption process with respect to the water residence time in the regarded river section. Sediment contamination by Cd shows a strong response to the decrease of Cd emission in the past. In the case of rapid adsorption, sediment contamination increases non-linearly with rising partition coefficient. This agrees qualitatively with the formula derived from theoretical considerations. At the measured kinetic adsorption rates, chemical equilibrium of solid-water partitioning is reached at low to moderate discharge, and sediment contamination in the river reservoir is determined by the hydraulic trapping of the polluted SPM.     

长江口南支边滩悬沙级配的现场与室内观测结果的比较分析

根据2005年6月在长江口南支边滩的现场悬沙级配观测数据和悬沙水样的室内粒度分析数据,对分散状态与未分散状态下的悬沙级配的时空分布特征、絮团对悬沙级配的影响及其现场含量等进行了研究。室内粒度分析结果表明,在颗粒分散条件下,悬沙组成较细,以粉砂和粘土为主,悬沙级配的时间和空间变化较小;悬沙级配有明显的垂向分布规律,平均粒径等在垂向上呈线性分布。现场观测结果显示,在颗粒未分散条件下,悬沙组成较粗,粒径大于63μm和4~63μm的颗粒是悬沙的主要成分,悬沙级配在潮周期内变化显著。对比表明,悬沙级配的现场与室内观测结果差异显著,前者明显粗于后者,絮凝作用是造成差异的主因,絮团在现场悬沙中的含量估计超过60%,絮凝作用能够使参加和不参加絮凝作用的泥沙颗粒在絮凝前、后的体积含量发生明显改变。絮团与流速和悬沙浓度的关系复杂,在潮周期内的部分时段里,悬沙平均粒径与流速和悬沙浓度存在较好的线性关系。     

杭州运西河网沿程含沙浓度和淤积规律研究

为了研究泥沙在杭州运西河网内的沿程输移淤积规律,基于非均匀沙不平衡输移理论,结合黏性非均匀沙起动概率公式和非均匀沙水流挟沙能力公式,得到改进后的河网悬移质沿程含沙浓度计算公式。计算了杭州市从钱塘江引水至运西河网“四港四河”内的悬移质沿程含沙浓度及河网沿程淤积率。结果表明：河网引入钱塘江水后,河网内悬移质含沙浓度呈明显的沿程减小趋势。在引入流量相同时,河网淤积率随引入水体含沙浓度的增大而增大;当引入水体的含沙浓度相同时,河网淤积率随引入流量的增大而降低。研究结果可以为该区域河道清淤提供参考。     

长江口南港水动力及悬沙的时空分布特征

通过2011年8月中旬一个大潮期间长江口南港某横断面上的5个定点水沙观测资料,分析了南港水动力及悬沙在潮周期及横断面上的分布特征。结果表明:在时间尺度上,南港潮位波动以半日分潮为主,日分潮较小;受径流及Stokes漂流的影响,涨潮流流速明显小于落潮流流速;含沙量随潮波动现象明显,波动频率是潮流的2倍;在空间尺度上,南港纵向流速最大值分布在南侧主槽,转流从北侧副槽率先开始;侧向流主要是由科氏力对纵向流的偏转作用形成;北侧副槽平均含沙量大于南侧主槽;半日潮流驱动下,平均含沙量在急流和憩流时刻将分别增大和降低;半日潮流和余流共同驱动下,在落急时刻和涨急时刻分别会增大和降低平均含沙量。     

白鹤滩水电站泥沙特性研究

库区泥沙输移特性以及演变趋势对水电站运行至关重要,利用白鹤滩水电站入库泥沙控制站的最新水文泥沙资料,采用输沙率经验公式计算与水槽模型试验等方法,对水库泥沙输沙量、颗粒级配及矿物成分等特性进行了分析研究。结果表明:白鹤滩水电站坝址多年平均悬移质输沙总量为1. 69亿t,其中支流输沙量约为1 100万t,占坝址输沙量的6%左右;推移质输沙量约为214万t;受上游兴建水利工程影响,近年来坝址输沙量有所减少。研究成果对白鹤滩水电站运行以及梯级水库调度具有较大意义。