黄河动床河道模型的相似原理及设计方法

本文介绍了黄河动床模型试验的基本方法,包括相似条件、变率的选择、模型沙的选配、以及模型加糙方法等。本文认为黄河河床宽浅、泥沙细、河床冲淤变幅大,进行黄河动床模型试验,应该根据黄河的水沙特点及边界条件和试验任务来选择相似准则和模型变率。根据我们的经验,黄河动床模型的变率与水平比尺和垂直比尺之间的关系为,底沙运动相似条件为悬沙运动相似条件为,悬沙比尺与底沙比尺之间的关系为。黄河动床模型的水深不大,形成沙浪后,在主槽内,不必加糙仍有可能满足阻力相似条件,其办法是按照公式(24)选择模型沙及模型比降。按照上述方法,进行了几个模型试验,均取得了河床冲淤、水位变化过程与原型基本相似的验证试验成果。     

潮汐河口悬移质动床实物模型的理论与实践

河口泥沙一般较细，其河床变形多取决于悬移质的运动。文章论证了悬移、起动与河床变形相似为潮汐河口悬移质动床实物模型泥沙运动的主要相似条件，模型沙主要按悬移与起动相似条件选择；提出并介绍了采用轻质沙后挟沙相似的满足、时间变态的处理原则与经验；此外还讨论了模型选沙中的一些理论与技术问题。     

钱塘江河口洪水特性及动床数值预报模型

在分析钱塘江河口水文、地形及洪水位实测资料的基础上,得到了钱塘江河口段潮汐、径流、河床三者的非线性关系对河口段的洪水位有显著影响的规律,以此为基础建立了洪水预报的一维动床数值预报模型。模型复演了钱塘江河口一次典型的洪水位过程,并利用动床模型和定床模型的两种计算模式对各站洪水位进行了比较,两种模式计算得到的沿程洪水位可差03～20m,但动床模拟与实测过程十分吻合,表明在象钱塘江河口这样大冲大淤的洪水位预报中考虑动床冲淤过程是必要的。     

钱塘江河口动床模型的洪水预报中的应用

钱塘江河口段潮汐、径流、河床三者的非线性关系对河口段的洪水位有显著的影响，因此，洪水预报必须考虑河床的冲淤变化。本文作者建立了钱塘江河口段洪水预报的一维动床模型，复演了钱塘江河口段１９９７年“７．９”洪水过程，对动床和定床模型的两种计算模式进行了比较，二者洪水位珂差０．３－２．０ｍ，动床模拟与实测过程十分吻合。由此说明在钱塘江河口段的洪水预报中考虑动床冲刷过程的必要性。     

钱塘江七格弯道段河势演变对控导丁坝的响应

钱塘江七格弯道位于河口段上游七堡~七格河段,左岸布有长短不一的8座控导丁坝以控制河势。该河段河床演变既受径流和潮流两方面动力的影响,也与控导丁坝的作用密切相关,水沙运动和河床演变十分复杂。利用钱塘江河口实测水文地形资料进行分析,得到了该河段河床年内"洪冲枯淤",年际"丰冲枯淤",主槽深泓线位置受控导丁坝群作用在现存丁坝和残坝坝头一线周期性摆动的规律。据此建立了二维全耦合动床数学模型,在复演河床冲淤及河势变化规律的基础上,探讨了该河段河势摆动与控导丁坝作用的关系。     

鄱阳湖实体动床模型设计

模型沙选择是动床模型设计的关键因素.鄱阳湖模型变率大、入湖泥沙细,动床模型宜选用轻质模型沙.本文采用泥沙运动相似条件的研究成果,进行模型沙粒径比尺的初步设计,结合水槽起动流速试验,选取适合的模型沙,并和国内几种轻质塑料沙起动流速计算公式对比,推荐了估算塑料沙起动流速的计算公式.经选取的模型沙满足起动流速相似,全沙相似条件较好,各相似比尺合理,为提高动床模型试验模拟精度奠定了基础.     

推移质动床模型变率的选择与比降变态的研究

根据模型沙起动相似和水流阻力相似要求,推导出推移质动床模型变率应满足的条件,当模型实际采用的变率不能满足要求时,或因选沙不当不能满足水流阻力相似条件时,可采用比降变态方法调整模型水流,在推导出调整后的比降比尺计算式的基础上,分比降变陡和变缓两种情形进行了说明。     

山前冲积扇河流变态动床模型与比降变态

山前冲积扇河流通常宽浅、比降大，且河床粗糙，阻力大。其动床模型中根据起动相似选定的模型沙往往难以满足糖率相似的要求，此时应该采用比降变缓的比降变态方法使阻力达到相似。即根据起动相似和模型糙率相似确定比降的比尺，模型比降变态的变率系数与几何变率、起动流速系数比尺、沙粒糙率系数比尺和有效重力比尺有关。将比降变态方法应用于南水北调工程穿沙河段的动床模型，实验结果表明，比降变态的方法可以使模型糙率和阻力满足相似要求。     

射阳河口泥沙模型试验及现场比较

本文简要地阐述射阳河口闸下裁湾悬沙淤积和局部动床冲淤模型的设计，试验方法和技术，模型验证与天然符合，试验结果与实测结果也很接近。     

丁坝坝头床沙起冲流速及局部最大冲深计算模式的探讨

本文通过对丁坝坝头床沙起冲流速进行较为全面、系统的试验研究,在单因素分析及丁坝附近水流结构的观察分析的基础上,用优化组合及多元线性回归的方法,提出了丁坝坝头床沙起冲流速的计算方法.进而得出了坝头局部最大冲深的计算模式验证资料表明:公式结构形式合理、简明扼要,能够反映坝头局部最大冲深的变化规律.     

时间变态对水流及泥沙运动的影响的初步分析

利用一维不恒定水流泥沙数学模型 ,研究泥沙实体模型试验的时间变态问题。针对上游流量和泥沙浓度呈阶梯形变化的边界条件问题 ,通过比较模型与原型尺度下的水流条件、泥沙浓度、累计淤积面积等各物理量的差异 ,定量地描述了时间变率、模型长度、水沙的不恒定性等对模型试验可能造成的影响 ,并对误差产生的原因进行了分析。     

河口海岸全沙模型相似理论

在讨论潮流和波浪的基本方程式及其相似条件之后，阐述了本文作者 近年来的潮流和波浪作用 下泥沙运动 基本规律方面取得的 研究成果。在此基础上，提出了悬沙和底沙物理模型的相似理论，特别是全沙变态模型的相似理论，按此相似理论，可在一个模型中进行潮流与波浪共同作用下的全沙试验。     

潮汐河口泥沙物理模型设计方法

潮汐河口水流系一典型的非恒定往复流，水沙运动、泥沙模型的设计远较河流模型复杂，许多问题尚无定论。本文论述了潮汐河口各类泥沙模型的相似律，指出了各类泥沙模型选沙的主要原则和时间变态的处理方法。     

杭州湾沉积物宏观输运的数值模拟

用Delft3D模拟了杭州湾水动力和粘性沉积物输运过程,探讨了沉积物宏观输运和地貌演变的物理机制。忽略波浪作用,假设底质均一,不考虑粘性沉积物的底部固结作用,建立杭州湾粘性沉积物输运的数值模型。计算结果显示,模型能够反映杭州湾沉积物输运的宏观规律,再现了杭州湾悬沙浓度分布"三高两低"的特征、水体和沉积物"北进南出"的输运格局以及杭州湾总体上受控于淤积的地貌演变过程。杭州湾的沉积物输运主要受浅水分潮潮波变形引起的潮汐不对称性控制,该区潮波自东南向西北的传播方向、舟山群岛对涨潮流的阻隔效应、杭州湾喇叭形态的约束作用等因素造成"北进南出"的水沙输运特征。杭州湾与欧洲斯凯尔特河口狭长型的河口的沉积物输运路径有明显差异。     

兴化湾悬沙输移机理分析

隧道工程所在位置河床的最大冲刷深度是过江隧道方案设计的关键参数之一,合理确定最大冲刷深度能为保证工程安全和减少投资提供重要设计依据。在分析近年来河道演变特点和前人所做研究的基础上,以长江下游仪征水道世业洲河段拟建过江隧道为例,分析工程河段的来水来沙特点,采用二维水流泥沙数学模型对不同水文年条件下河段河床最大冲刷深度进行了研究。在验证模型水流和泥沙冲淤相似的前提下,确定了动床模拟的不利水沙系列为2007—2010年+1998年+300年一遇洪水流量过程,并结合地质勘测资料对模拟结果进行了合理预测。最终确定过江隧道断面河床左汊最大冲深为10.85 m,右汊最大冲深为8.87 m,该结果对拟建过江隧道工程而言偏于安全。     

考虑涌潮作用的钱塘江二维泥沙输移数值模拟

钱塘江涌潮前后水位、流速和含沙量等物理量存在突变,给数值模拟带来了很大的困难,常规的数值模型往往不能准确模拟涌潮作用下的泥沙输移。在已建立的二维涌潮数值模型的基础上,应用基于准确Riemann解的Godunov格式建立了二维泥沙数值模型,模型首先检验了纯对流问题,然后模拟了钱塘江涌潮作用下的泥沙输移,计算结果反映了涌潮到达时刻含沙量的突变过程以及涌潮对泥沙输移的影响,揭示了钱塘江河口高含沙区的成因,以及涌潮是钱塘江河口大冲大淤的机理之一。     

确定海湾填海优化岸线的综合方法

填海工程对区域生态环境有多方面的影响, 需要在新岸线确定时采用综合模型来全面评价各种影响并协调多个目标的需要. 本文以深圳湾为例, 提出 了一种确定海湾填海优化岸线的综合方法. 通过分析填海工程的主要影响及控制指标, 建立了它们之间的层次关系; 利用各种数学模型(如水动力学模型、泥沙模型和水质模型等）定量描述了各种填海岸线方案对应的海湾潮流运动、泥沙冲淤以及污染物迁移规律; 根据生态系统与潮流运动和泥沙冲淤的定性关系, 间接评价了填海对生态的影响. 在此基础上, 采用层次分析法确定了各种主要影响及控制指标的权重, 通过综合集成模型的预测结果评判了各种填海岸线的优劣, 最后对权重和模型计算误差的影响进行了敏感性分析. 这一方法便于考虑填海工程中多种因素的复杂影响.     

曹娥江船闸引航道冲淤研究

曹娥江船闸引航道冲淤面貌采用泥沙数学模型和泥沙实体模型进行研究.两种模型均采用与船闸引航道内水流、泥沙运动特性相类似的陶家路闸下引潮沟现场冲淤试验资料进行验证,结果基本满意.     

强潮河口桩式丁坝减冲促淤效果研究

钱塘江涌潮气势雄伟,世界闻名,但对海塘具有很大的破坏力.该文提出了一种新颖的丁坝型式——桩式丁坝,从现场观测资料对比、实体模型试验和机理分析三个方面,分析桩式丁坝的减冲促淤效果,探究丁坝护滩保塘的机理.与堆石丁坝比较,桩式丁坝具有设计合理、施工简易、坝体内无内压力、有效地减轻了局部冲刷、便于维护检修等一系列优点。桩式丁坝可广泛应用于各类河道整治、海塘保护等工程中.     

Performance Evaluation of Adaptive Neural Fuzzy Inference System for Sediment Transport in Sewers

The application of models capable of estimating sediment transport in sewers has been a frequent practice in the past years. Considering the fact that predicting sediment transport within the sewer is a complex phenomenon, the existing equations used for predicting densimetric Froude number do not present similar results. Using Adaptive Neural Fuzzy Inference System (ANFIS) this article studies sediment transport in sewers. For this purpose, five different dimensionless groups including motion, transport, sediment, transport mode and flow resistance are introduced first and then the effects of various parameters in different groups on the estimation of the densimetric Froude number in the motion group are presented as six different models. To present the models, two states of grid partitioning and sub-clustering were used in Fuzzy Inference System (FIS) generation. Moreover, the training algorithms applied in this article include back propagation and hybrid. The results of the proposed models are compared with the experimental data and the existing equations. The results show that ANFIS models have greater accuracy than the existing sediment transport equations.