不同水沙条件下弯道河床冲淤与漫滩洪水特性研究

我国西南山区山洪灾害频发,严重威胁山区社会发展和人民生命财产安全。由于地形限制,山区常见弯曲河道,而弯曲段时常发生山洪灾害。以往弯曲河道水沙运动及河床演变的研究成果难以有效识别弯曲河道漫滩洪水下凹岸易灾区域范围。基于四川省芦山县王家村弯曲河道漫滩洪水灾害的现场观测,本文设计了弯曲水槽模型,测量了不同水沙条件下弯道水面超高、河床地形、凹岸水位和滩槽纵向流速,探讨了漫滩洪水的致灾机制,识别了漫滩洪水下弯曲河道易灾区范围。结果表明,上游流量是弯道漫滩洪水致灾的关键因素,而上游泥沙补给是次要因素。弯道水面超高随泥沙补给增加而增大,经对比计算,兰运长等的率定参数能较好预测河床冲淤稳定的弯道水面超高。水流不漫滩时,泥沙补给仅造成弯道凸岸轻微淤积,对弯道凹岸水位提升的影响很小。洪水漫滩后,上游流量增大造成凹岸水位和滩地流速显著增加。随着泥沙补给不断增大,弯曲主河道河床整体淤积,但淤积对水位和滩地流速的影响较小。30-60°断面区域是90°弯曲河道的易灾区范围,这是因为该区域内的滩地流速大于主河道流速和上游来流流速,滩地最大流速出现在弯道50°断面,其值可达上游来流流速的1.3倍。从水动力学角度分析,洪水漫滩时,滩地流速显著增大是王家村弯曲河段弯顶附近滩地成灾的原因。     

河道冲淤变化对分流分沙比的影响

主要针对干流河床冲淤变化对支流分流分沙的影响进行初步研究,充分考虑了分流口口门附近的环流结构和含沙量沿垂线分布的特性,建立了干流河床冲淤变化后支流分流分沙比的计算公式,用荆江裁弯后分流分沙的变化对公式进行了验证,并根据公式预测三峡建坝后对荆江三口分流分沙的影响.     

基于图形绘制技术的河床冲淤演变定量分析方法

针对常规河床演变分析方法的不足,对基于图形绘制技术的河床冲淤演变时空定量分析方法进行了深入研究,利用柱体叠加的思想,以及栅格网技术,对冲淤部位和冲淤量值的确定方法提出了新的见解. 工程实践表明,建立在实测数据基础上的栅格网法,具有计算精度高、冲淤演变区域确定准确、计算速度快等特点;等值线法实则也采用了栅格网法的计算思想,计算精度和演变范围的确定精度完全取决于等值线的密集、准确程度;实践表明,0.5 m间隔的等值线可以满足冲淤演变计算和分析的精度要求,在缺乏实测数据的情况下,该法是一种较好的冲淤定量分析方法.     

基于水沙数值模拟的某水库典型洪水过程冲淤特性研究

汛期洪水过程中的水沙运动规律及河床变形调整特点,对抽水蓄能电站下库库区防淤及电站安全运行十分重要。利用一维水沙数值模拟技术,开展了某抽水蓄能电站下库典型洪水过程的河床变形研究。介绍了MIKE11水动力模块的计算原理与泥沙输移模块的处理方法,构建了库区模型。根据电站对库水位周期性调节的要求,进行了模型参数调试与验证。利用所建模型进行了20年一遇洪水过程的水沙数值模拟,给出了洪水中水力要素的变化、河床的冲淤发展及淤积的沿程分布。结果表明:库区上游有冲有淤,泥沙淤积重心在拦河坝上游600~1 500 m的范围内;库区泥沙淤积总量约为18.6万t,排沙比约为11%。同时,研究表明可以通过优化电站运行方式提高水库的排沙比。     

河道整治工程水流影响数值计算分析研究

采用二维非恒定水流泥沙有限元数学模型对某河段在典型水沙条件下的冲淤、水位、流速大小等值线、流场分布、河势以及水流平面形态等物理量进行了计算和分析,研究了现有河道整治工程对水沙条件的适应性。     

淮河干流汤渔湖段河道特性及冲淤变化分析

文章根据多年实测资料,分析了淮河干流汤渔湖段河道基本特征、河道特性及冲淤变化情况。     

拟建跨河桥梁对河道堤防的影响分析

针对跨河桥梁对河道堤防产生不利影响的情况，笔者提出了拟建跨河桥梁对河道堤防影响分析的方法路线，并用实例进行了影响分析，为河道堤防保护及管理提供了科学依据．     

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。     

钱塘江河口径流长周期特性及其对河床的影响

针对水文时间序列的非平稳性,采用小波分析方法研究钱塘江河口年径流序列的近似周期及其变化趋势.在分析复Morlet小波函数基本特性的基础上,选用该小波对标准化径流序列进行小波变换,根据小波变换系数模与实部的时频分布以及小波方差图揭示钱塘江河口年径流过程伴随着21a左右的显著周期成分,预计在2008-2010年间,该河口仍将维持径流偏枯的趋势,而后才转入偏丰期.结合历年的实测水下地形资料,分析径流周期性变化与河口河床冲淤之间的关系.结果表明,两者关系密切,在径流偏丰期,河床冲刷河势顺直;在径流偏枯期,河床淤积河势弯曲.     

挡潮闸下游河道冲淤的数值模拟

就挡潮闸下游河道水沙运动建立了一维水沙数学模型,采用Preissmann四点隐式差分格式离散非恒定水流方程,追赶法求解,并结合有限分析法思想离散求解悬移质泥沙方程.水流方程中,上游边界条件通过闸门的开度来控制.泥沙方程中,考虑床沙粒径变化并对床沙级配进行了调整.应用该模型对姚江陶家路闸闸下河道的水位、含沙量和河床变形进行了计算和验证.验证结果显示,水位与实测吻合,含沙量与实测增长趋势一致,河床断面反映了断面的基本变化,冲淤量与实测资料比较相符.表明该模型对挡潮闸闸门控制及闸下河床变形估算具有一定的指导意义.     

浔江防洪堤对西江中下游洪水的归槽影响

基于河道洪水演算原理,建立符合河流水力特性及其变化规律的边滩滞洪水库调节法流量演算模型、校正因数法水位演算模型,利用实测洪水和防洪堤资料进行归槽或还原演算,综合分析防洪堤对洪水归槽的影响。保护区滞洪容积占次洪水总量9．50％的浔江防洪堤对西江中下游洪水过程的归槽影响大于对洪峰的归槽影响,而且洪水类型和干支流组合不同,影响的程度也不相同：对流量过程、洪峰流量影响的最大归槽流量、最大归槽流量比重分别为3680m^3／s、9．63％,2700m^3／s、5．90％,对水位过程、洪峰水位影响的最大变幅为0．60、0．22m。浔江防洪堤造成的洪水归槽并未显著改变西江中下游洪水特性,干支流洪水遭遇、区间降雨和雨洪重叠仍然是形成西江中下游大洪水的主要因素,西江中下游洪涝频繁是气候和流域环境变化综合影响的结果。     

渐缩-突扩流道水力特性研究

滴头是滴灌系统的关键部件,流道设计是其核心技术。为了揭示滴头流道内的水流运动规律,提出一种渐缩-突扩的流道结构,以三角形、圆形和流线型作为分水结构形状因素,以流道收缩后最小断面尺寸(边壁距离)和放大比例等作为设计因素,进行了3因素3水平正交试验设计;建立了流道的CFD模型,利用Fluent软件进行数值计算,对不同正交试验处理下的流道内部流场进行了研究。以滴头流量为评价指标,探讨了以上各因素对滴头流量的影响,分析了流道不同断面位置处的能量及其变化规律。结果表明:1)10 m水头条件下,试验各因素均对滴头流量产生影响,其中流道尺寸比例系数对流量的影响最大,流道内分水结构的形状和边壁距离影响不显著,流道的过流能力可用以上参数的多元线性回归方程定量表示;2)渐缩-突扩流道结构的流态指数为0.494 3~0.509 1,属孔口出流;试验的3种因素对流态指数x的影响由大到小依次为:尺寸比例系数、分水结构形状、边壁距离,但均达不到显著水平;3)流道内水流的雷诺数Re的范围为614~691 5,局部水头损失系数为2.1~10.6。     

Experiments on Development of Channel Pattern in the Process of River Reformation

The changing of flow conditions caused by construction of hydro-projects will result in river‘s refor- mation and development of channel pattern.In this paper,the development of channel pattern in the process of reformation is studied by means of flume experiments.Influence of slope,grain size,angle-of-inflow,dis- charge and discharge process are comprehensively analyzed according to the experimental data.It was found that the channel would be widened as the river slope or discharge increased and grain s...     

明渠水气两相流数值模拟

本文采用紊流代数应力模型计算了明渠强迫掺气水流掺气设施后的两相流动,通过求解气相的质量守恒方程求得两相混合物的掺入浓度分布。算例与实验资料比较,结果基本吻合,表明这种模型是合理可行的。     

西江归槽洪水研究展望

西江流域由于大量兴建堤防工程导致洪水归槽,改变了原天然河道的洪水槽蓄关系,使得用于防洪规划和洪水灾害风险评估的洪水序列失去了一致性。目前洪水归槽问题研究主要集中在出槽洪水的归槽还原计算方面,对于干支流洪水与区间洪水的遭遇考虑不足,对洪水发生变异的成因及非一致性洪水的频率计算方法也缺乏系统性的研究。建议采用水文变异诊断系统对西江流域的水文要素进行变异分析,以识别其时空变异规律;研制西江中下游干支流洪水及区间暴雨洪水的多输入单输出概念性水文模型,以模拟其洪水形成过程;提出基于MISOCHM模型的非一致性洪水频率计算方法、基于HHT变换的非一致性洪水频率计算方法,以推求变化环境下河道断面的洪水频率分布,并结合西江流域防洪规划评价西江堤防现状和未来的防洪能力。其研究成果不仅对变化环境下的水循环和水安全研究具有重要的理论意义,而且对于流域防洪规划和洪水灾害风险评估具有重要的实际应用价值。     

不同来水来沙条件下山区河流的河床响应试验研究

山区河流受季节性水文条件及产沙过程的影响,水沙条件变化频繁。尤其是暴雨山洪频繁挟带大量泥沙进入河道,从而引起河床急剧调整。本文以龙溪河典型河段为研究对象,通过调查天然河道的地形、床沙组成及来水来沙特性,开展了系列水沙模型试验,突出分析了来水来沙条件变化的河床响应。试验包括不同流量下清水冲刷和恒定流量下改变泥沙补给条件两种对比方案。以泥沙起动条件的沙莫夫公式判定方法,分析比较了不同工况条件下的断面泥沙起动流速和水流运动平均流速的关系,揭示了不同断面间泥沙冲淤特性及河床变形特点。在此基础上,探讨了河道沿程水位变化及致灾范围,对比分析表明,龙溪河在清水来流条件下,即使通过最大流量300m3/s,洪水位也未超过龙池镇堤防高程,即清水来流条件一般不会影响龙池镇的防洪安全。若大量泥沙下泄至主河道,龙池镇段由于河床比降变缓与河道展宽等床面形态的变化,水流平均流速显著降低,携沙能力减小,引起大量泥沙淤积,致使水位陡增,甚至出现漫滩现象,存在显著的防洪安全隐患。随着泥沙补给量的不断增加,河床不同区域输沙动力的调整制约了泥沙的输移距离,从而引起局部区域河床的淤堵,并导致洪水位的增加,甚至产生漫滩洪水并诱发洪水灾害。研究表明,山区河流泥沙补给对河床响应及水沙灾害具有重大的影响,来水来沙变化下的水沙运动致灾机理急需深入研究。     

Photoshop6．0通道应用技巧

Photoshop6．0中的通道是非常有特色的一种功能，如高级色彩调整、图像合成、存储选择范围、使用特别色等。做图片的专业处理更少不了要使用通道功能。本文将介绍一些非常实用的Photoshop6．0通道技巧，为进一步的创作铺平道路。     

黄河下游河槽横断面宽深比变化规律及河型判别研究

黄河从上世纪70年代，特别80年代中期以来，河槽萎缩严重，平滩河宽和宽深比减小。研究结果表明下游河槽的变化主要受来水来沙和上游水库运用方式的影响较大，用河型判别指标。预估了小浪底运用后黄河下河槽可能的变化趋势。     

涪陵市移民迁建防护工程河道流场的数值模拟

采用水深平均的ｋ－ε湍流数学模型，在三峡成库后不同时期修建和未修建防护堤的河道地形条件下，进行了中水（Ｑ长＝２８８００ｍ３／ｓ，Ｑ乌＝２０５４ｍ３／ｓ）流场的数值模拟，从流场的角度探讨了防护堤堤线优化问题。由于该河段的床面形态和平面形状均较复杂，因此这一研究的成功表明其可以方便地推广应用于其它类似的工程问题。