泾河东庄水库泥沙模型设计

在论证几何变率影响和对模型沙特性比选基础上 ,运用黄河动床模型相似律和异重流运动相似条件的最新研究成果 ,完成了泾河东庄水库高含沙模型的设计 ;利用位于东庄水库上游水沙条件与之相近的巴家嘴水库进行了率定试验。结果表明 ,模型可较好地复演原型库区泥沙运动及其排沙规律。     

挟沙水流指数流速分布规律

本文通过分析一般挟沙水泷和高含沙水流的实测资料，研究了浑水中指数流速沿垂线分布的规律。结果表明，古沙量小于250kg／m^3时．指数m随含沙量增加而有所增加；古沙量大于500kg／m^3后，衔I殖古沙量增加而减少；古沙量介于二者之间时，m变化较小，一般为1／5～1／4。此外．文中还对有关问题进行了讨论。     

高低含沙水流流速分布的统一规律

作为自然界中普遍存在的一种典型的固液两相流,挟沙水流流速分布具有与清水不同的变化规律。本文明确挟沙紊流(无流核)为研究对象,通过天然沙挟沙水流流速试验,首先分析紊动状态下高、低含沙水流流速分布特点;在此基础上,通过引入同时反映含沙量和颗粒级配影响的相对黏度指标,分析高、低含沙紊流的卡门常数κ统一规律及其表达式,由此将高、低含沙水流流速分布统一于卡尔曼-勃兰德尔对数流速分布公式上,并应用室内粉煤灰等试验资料分别验证了卡门常数κ及卡尔曼-勃兰德尔对数流速分布公式的合理性和可靠性;本项研究成果对进一步揭示高、低含沙水流的水流结构与输沙机理以及对河道整治规划设计具有重要的现实意义。     

黄土高原土壤特性及对河道泥沙特性的影响

黄土高原地区是黄河泥沙的主要来源区,黄土的特性也直接影响黄河泥沙的特性。2005年至2012年,共采集表底层黄土样本18个和河道泥沙样本28个,采样区域涵盖了黄土高原北部、中部和南部地区以及黄河中下游干支流河道。样本分析表明,底层黄土自北向南中值粒径逐渐变小、黏土含量逐渐增加,反映了黄土的原始沉积特征。表层黄土反映了风化和侵蚀的综合作用,其黏性矿物含量普遍高于底层原状黄土。在受侵蚀作用较大的地区,由于表层细颗粒的流失,导致中值粒径略大于底层黄土。受黄土分布特性的影响,黄河中游支流自北向南挟带泥沙的中值粒径也呈减小趋势。距离河口越远,黄河干流泥沙的中值粒径越大,反映了泥沙的沿程分选沉积特性。河道泥沙中值粒径和黏性矿物含量之间存在良好的对数关系,可以通过此关系式在测得中值粒径的情况下估算其黏性和非黏性矿物含量。     

泥沙级配的不均匀性及细颗粒含量对粘度的影响

浆体中的泥沙组成及细颗粒含量是引起浆体流变特性变化的主要因素。本文基于前人研究，从褚君达公式出发，着重探讨了泥沙级配组成的不均匀程度及细颗粒含量对浆体粘度的影响，计算分析表明细颗粒泥沙的含量对粘度的影响是主要的；而级配的不均匀性对其影响较小，是可以忽略的，经过对实测资料验证表明，本文所获公式对于解决有关的实际问题是有实用价值的。     

明渠水流含沙量沿垂线分布研究

本文在分析天然河道高含沙水流实测含沙量分布的基础上，得到泥沙紊动扩散系数εs沿垂线分布的规律是：河底为零；河底至相对水深Y／H＝0.2范围内εs随水深增加而变大；Y／H＝0.2至水面区间基本是一常数，这与Anderson整理分析一般低含沙水流资料得到的结论是一致的，然后用分析所得的紊动扩散系数εs的表达式代入泥沙扩散方程求解析解，导出二维均匀明渠水流在平衡情况下悬移质含沙量沿垂线分布公式，该公式克服了经典的Rouse公式的两个缺陷，且与天然河道实测资料吻合较好。     

刘家峡水库变动回水区河床质泥沙粒径分布

根据刘家峡水库变动回水区的河段地形特征和历年河床质泥沙粒径级配资料,分析了变动回水区河段淤积和冲刷时,河床质泥沙中值粒径的沿程变化和历年河床质泥沙中值粒径变化过程,并指出粒径分布由粗变细的转折点在变动回水区寺沟峡峡口处.     

一侧突扩高含沙水流试验研究

本文根据在两种展宽比条件下，不同水沙组合的试验结果，定性描述了一侧突扩高０含沙水流回流区的含沙量分布与泥沙淤积，提出了一种计算回流尺度与行径流速分布的经验公式。     

黄河干流泥沙分布状况及存在问题

利用实测资料系统分析了1950.7-2005.6不同时期黄河干流泥沙分布特点。通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙分布引起的问题。提出了有利于减轻黄河干流泥沙淤积灾害的建议。     

黄河高含沙水流的高效输沙特性形成机理(黄河下游河道存在巨大的输沙潜力)

利用黄河主要干支流渭河、北洛河、黄河下游及三门峡水库大量实测资料,结合高含沙水流流变特性分析得出:河道中的高含沙水流的阻力与低含沙水流相同,均可用曼宁公式进行阻力计算;由于黄河泥沙组成较细,d50=0.03~0.10mm,随着含沙量的增加颗粒的沉速大幅度降低,泥沙在垂线上分布变得更加均匀,当含沙量大于200kg/m3以后发生改变;从泥沙存在对水流结构,流速在垂线上的分布特性上分析,含沙量200kg/m3左右时输送最困难,并得到河道实测资料的证实。由于粘性的增大,粗颗粒泥沙在河道中也能顺利输送,洪水期实测含沙量可达800~900kg/m3,表现出高含沙水流的高效输沙特性;黄河下游艾山以下河段实测洪水的最大含沙量为200kg/m3,在流量2 000~3 000m3/s时,高含沙洪水均可顺利输送。利用河道输送高含沙水流入海的主要障碍是改造宽浅游荡河段为窄深稳定的河槽。     

黄河河口海岸近岸带水体含量的横向分布

基于波浪掀沙和流输沙的物理图形，本文根据能量平衡方法和扩散理论分别推导得出了破波区内外含沙量的横向分布表达式，研究结果表明，破波区内趋近岸线的含沙量并不为零，与实测资料相吻合，采用泥沙扩散议程计算破滤区外的含沙量的横向分布，弥补了Fick扩散模型不考虑泥沙沉速的不合理性。     

黄河河口海岸近岸带水体含沙量的横向分布

基于波浪掀沙和潮流输沙的物理图形，本文根据能量平衡方法和扩散理论分别推导得出了破波区内外含沙量的横向分布表达式。研究结果表明，破波区内趋近岸线的含沙量并不为零，与实测资料相吻合。采用泥沙扩散方程计算破波区外的含沙量的横向分布，弥补了Fick扩散模型不考虑泥沙沉速的不合理性。     

黄河流域水沙资源量变化及其对泥沙资源化的影响

在分析黄河流域水沙资源区域分布的基础上,本文采用Mann-Kendall秩次相关检验法和水文量累计曲线法分析黄河水沙资源量的变化特征,进而探讨了黄河泥沙的资源化及水沙资源量变化对泥沙资源化的影响。黄河龙羊峡水库以上河段年径流量和输沙量没有明显变化,其他干流河段和中游大部分典型支流的径流量和输沙量随时间具有明显的减少趋势。黄河水沙资源量大幅减少对泥沙资源化产生不同程度的影响,水沙资源量大幅减少会降低引洪淤滩、淤临和淤背的效率,限制灌区黄河泥沙烧制建筑材料、淤改与稻改等途径的实施,减小黄河口泥沙造陆的速率,影响黄河与河口湿地质量与数量的塑造;而对灌区浑水灌溉、清淤泥沙利用等没有明显的影响。     

黄河下游泥沙沉积汇对入海悬移质泥沙粒度的影响

黄河下游泥沙沉积汇在黄河流域系统的泥沙收支平衡(Sediment budget)中起着重要的作用。通过河床主槽中泥沙的淤积和冲刷,运动泥沙的组成发生变化;通过滩地上泥沙淤积和河岸坍塌,河漫滩上前期淤积的泥沙与洪水所挟带的泥沙发生交换,使悬移质泥沙的组成发生变化。泥沙冲淤量对不同粒径组入海泥沙百分比的影响是不同的。小于0.01mm细泥沙的百分比与下游河道淤积量呈正相关,0.025~0.05mm和大于0.05mm的较粗泥沙的百分比与下游河道淤积量呈负相关。入海泥沙平均粒径与深泓年摆幅之间也存在着负相关关系。自20世纪60年代,中期以来,特别是自80年代中期以来,由于黄河下游径流量显著减小,黄河下游河道发生萎缩,河宽减小,因而主流线的摆动幅度也显著减小。这使得原来十分强烈的河岸侵蚀和滩槽泥沙交换强度大为减弱,主槽洪水得到的来自河岸侵蚀的细粒泥沙越来越少,因而使入海泥沙粒径变粗。     

黄河流域近百年产沙情势变化

基于实测降雨、水文、坝库拦沙、灌溉引沙和河道冲淤等数据,分析了1919-2016年黄河潼关以上流域实际产沙量、产沙强度和不同时期下垫面在多年平均降雨情况下的产沙能力变化。结果表明,20世纪30年代以后,流域产沙能力逐渐增大,至50~70年代达到顶峰;80~90年代以后,流域产沙逐渐减少,其中2010-2016年流域产沙强度只有1919-1939年的23%。1919-2016年流域年均产沙量为13.7亿t。在多年平均降雨和1919-1953年下垫面情况下,潼关年均来沙量应约为14.6亿t;至1956-1975年,该值达到16.6亿t。     

黄河流域洪水对入海泥沙通量的影响

利用1950～1985年大样本洪水资料,研究了黄河流域洪水过程中三黑小所控制的流域水沙条件与入海泥沙通量和通量系数的关系,分析了泥沙通量与流域水量、沙量和平均流量的关系。在三黑小沙量与入海泥沙通量的关系中,从量上看,黄河下游河道具有“多来多排”的特性;从比例上看,具有“多来多淤”的特性。不同来源区洪水对泥沙通量和通量系数具有不同的影响,平均每场洪水泥沙通量按大小排序依次是:多沙粗沙区、下少沙区、上少沙区和多沙细沙区。通量系数按大小排序依次是:下少沙区、上少沙区、多沙细沙区和多沙粗沙区。     

呼伦湖沉积物中环境敏感粒度组分提取

2015年3月在中国北方呼伦湖采集100 cm湖泊沉积物岩芯并进行粒度分析,揭示了呼伦湖岩芯粒度参数的垂向分布序列。研究区柱状沉积物粒度组成以18 cm、60 cm和86 cm为界限分4个主要的阶段,并且小于16μm组分含量和大于32μm组分含量基本呈反向变化趋势,中值粒径的变化趋势和砂质组分含量的变化趋势一致。通过粒径-标准偏差法,获得了呼伦湖沉积物岩芯中对沉积时期环境变化较为敏感粒度组分范围约为大于30μm。利用主成分分析法,得到两个主控因子F1和F2,它们贡献了湖泊沉积物近88.12%的粒度变化特征。这两种方法相互结合,可以有效的探讨呼伦湖沉积物沉积时的古气候(降水,季风等)信息,同时其它一些环境要素也有较好地体现。