宽级配河床平面二维泥沙数学模型的几个问题

对平面二维泥沙数学模型的几个关键问题：挟沙力系数、恢复饱和系数、床沙级配调整、冲淤厚度和床沙“归一化”等问题及其相互影响作初步探讨。这种讨论仅'限于山区天然河流宽级配床情况。以上问题在两种底沙不同的河流上应用,结果令人满意。     

山区变比降河道卵砾石溯源淤积的数值模拟

山区河床组成多为宽级配卵砾石颗粒、沿程河床比降陡缓相接,受泥沙补给及水流过程影响,不同河段冲淤变化复杂多变,溯源淤积引发山洪现象频繁发生。为探究泥沙补给条件的变化对于山区河流河床冲淤变形以及水位变化的影响,作者以变坡陡比降河道为研究对象,通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)与离散元(discrete element method,DEM)耦合的方法对不同来水来沙条件下典型山区河道中卵砾石的溯源淤积过程进行了数值模拟,并将计算结果与室内水槽试验结果进行了比对。计算结果表明:强输沙水流由陡比降河道进入缓比降河道后,泥沙一旦在下游发生淤积,便会迅速向上游传播,进而导致河床大范围淤积抬高。溯源淤积的起始位置,发展速度以及淤积床面的厚度与上游泥沙补给强度、水流速度、颗粒粒径等因素有关,来流流量越小、泥沙补给强度越大,溯源淤积的起始位置越靠近河道上游,淤积发展速度越快,淤积床面厚度越小。泥沙淤积会导致淤积段沿程水位显著升高,在淤积锋面处,水位变动最为剧烈,水位增加明显,随着溯源淤积的继续发展,该位置处的水位会稍加回落并且趋于稳定。由此可见,山区河流泥沙补给条件的改变对于河床变形以及水沙灾害具有重大的影响,为揭示山洪泥沙灾害的致灾机理提供了理论基础。     

山区河流水位流量关系曲线研究

受洪水涨落的水位流量关系呈现明显的绳套曲线,目前的研究大都基于平原河流,由于山区河流比降大、河床组成物质较粗,水流特性受到多方面因素的影响,故有些假设与实际河流情况不符,导致水位流量推求不太精确。因此本文考虑山区河流与平面河流的河床形态、泥沙粒径等方面的差异,引入了河道级别和泥沙粒径以区别山区河流与平原河流,结合简化后的圣维南方程组重新推导水位流量关系。通过山区河流和平原河流水文站的实测资料验证表明：该方法能较好地拟合相应河流横断面实测水位流量;在进行配线时,只需根据变化情况对参数做一些简单更正,具有实用性好、精度高以及适应性强等特点。     

非均匀推移质泥沙级配的研究

针对推移质泥沙级配的研究现状，讨论了底沙运动交换模式，在此基础上，利用沙量守恒原理，建立了宽级配非均匀推移质级配的计算公式     

地震作用下松散体变形过程及堆积形态的数值模拟

山区流域地表及沟床表层常富集大量由宽级配卵砾石所组成的松散堆积物,在地震及其次生灾害的作用下,大量松散碎屑物质会以崩塌、滑坡、泥石流等形式进入山区河道,进而改变河流的泥沙补给条件。为了研究地震荷载对于松散体变形过程和运动特点的影响,基于3维颗粒离散单元法对不同地震荷载作用下的松散体的运动过程进行了数值模拟,重点分析与讨论了地震波频率、振幅的变化对于松散体运动及变形特点的影响。计算结果表明:松散体的运动过程由起动加速、高速运动以及减速堆积3个阶段所组成;在颗粒运动过程中,颗粒的粒径越小,颗粒的运动速度越慢;颗粒进入河道后粒径较大的颗粒堆积在表面前段,而粒径较小的颗粒位于堆积体的下后部。地震荷载的作用可以大幅度地减小单元接触数量,颗粒越稀疏,颗粒间的相互碰撞越少,颗粒具有的能量越大,这会导致松散体的运动速度和运动距离均有显著提高,并且地震波的频率越低、振幅越大,颗粒的运动速度与运动距离越大,这会使得原本未进入河道的松散堆积物质进入河道,由此导致山区河流的泥沙补给质量明显增大。由此可见,地震对于山区河流的泥沙补给条件具有重要的影响,为深入研究震后山洪泥沙灾害频发致灾提供了理论依据。     

非均匀推移质泥沙级配的研究

针对推移质泥沙级配的研究现状，讨论了底沙运动交换模式，在此基础上，利用沙量守恒原理，建立了宽级配非均匀推移质级配的计算公式。     

宁夏60年泥沙特性和变化规律分析

对宁夏主要河流实测泥沙长系列资料进行整理、计算与分析,掌握了宁夏60年不同分区的泥沙特性和变化规律.分析表明,宁夏主要河流含沙量和输沙量的地区分布基本一致,宁夏南北两头小、中部大,年际变化较大,年内分配不均匀,主要集中在汛期;宁夏输沙量呈减少趋势,除北部引黄灌区外,宁夏全区水土侵蚀明显减轻;中部干旱带和南部山区仍是宁夏...     

级配碎石压实特性的研究

级配碎石的研究和应用,主要在于通过取得高质量的碎石,获得高密度的良好级配以及良好的施工压实手段来提高级配碎石的强度和稳定性。分析了级配碎石物理性能指标和影响级配碎石性能的因素,从材料选择、级配设计、不同机械组合及碾压方式方面入手,研究了级配碎石施工的压实特性和提高压实强度的方法,并通过具体试验路段进行了验证,总结了级配碎石的压实特性。     

三峡库区悬浮态泥沙对磷酸盐的吸附特性研究

河流中的悬浮态泥沙对污染物质在河流中的输移转化过程具有十分重要的作用,就三峡库区悬浮态泥沙对磷酸盐的吸附特性展开研究,通过室内平衡吸附实验和吸附动力学实验对三峡库区悬浮态泥沙的泥沙粒径、初始泥沙浓度等关键要素对磷酸盐吸附特性的影响及其变化规律进行了探讨,主要结论如下:(1)研究了三种泥沙粒径在不同泥沙浓度时的吸附特性,认为泥沙对磷酸盐的吸附量随着泥沙浓度和粒径的增加呈递减趋势。(2)通过Langm iur吸附等温式的拟合,求取了相关的动力学参数,认为三峡库区悬浮态泥沙对磷酸盐的吸附是Langm iur型第五类吸附,在清样浓度和吸附量较高时出现吸附最大值,并随着清样浓度的继续增加而减少;(3)泥沙对磷酸盐的吸附量随着磷酸盐初始浓度增加而增加,达到吸附平衡的时间约为2~4 h。     

光电颗粒分析仪的计算公式与结果的计算处理

“GDY—1型光电颗粒分析仪”研制成功以后,不少单位准备采用这种方法和仪器来进行颗粒级配的分析工作,有的单位来函、来人了解具体的计算和结果处理的原理与方法。现就我们所掌握的作如下介绍。这里主要以河流泥沙为例。光电法的计算公式一、泥沙颗粒的沉降公式: 1、物理模型:在重力场中,在无限的、静止的水域中,一颗球形颗粒受到重力、浮力、运动阻力的作用,其运动方程为:     

山地城市河流健康内涵及评价

山地城市河流健康评价是实现山地城市河流可持续控制的重要工具。对河流健康内涵及山地城市河流特点进行了概要分析,认为山地城市河流健康应以山地河流生态系统为基本单元,并具有4个方面的内涵：河流内部的生态完整性、弹性和恢复力、河流与城市空间景观格局的安全性、河流与城市人群关系的和谐性,以及河流上述关系在时间上的可持续性。在此基础上提出了山地城市河流健康评价的指标体系,作为山地城市河流健康评价的重要工具,并认为评价时应利用地理信息系统工具加强空间景观格局的分析。     

Differences in changes of potential evaporation in the mountainous and oasis regions of the Tarim basin, northwest China

Data from eleven meteorological stations in the Tianshan mountains and the north slope of west Kunlun mountains, and eighteen meteorological stations in the Kaidu-Kongque river, Akesu river, Kashiger river and Yankant river oases were examined to assess the differences in changes in potential evaporation from 1960 to 2006 in the mountainous and oasis regions of the Tarim basin and the relationships of these changes to meteorological factors. The decreasing trends in potential evaporation were primarily due to the decrease in the aerodynamic terms in both the mountainous and oasis regions, but the trends in the oasis regions were more pronounced. Based on the complementary relationship between potential and actual evaporation, the decreasing trends in potential evaporation appeared to be related to the increasing trends in precipitation in the mountainous regions and the increasing trends in water consumption in the oasis regions, thus reflecting the different impacts of natural changes and anthropogenic influences. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50579031, 50721140161, 5067908) and the Key Projects of China in the National Science & Technology Pillar Program (Grant No. 2006BAD11B08)     

山区流域泥沙输移比计算公式

本文在分析影响泥沙输移比主要因素的基础上，分别对坡面上单位面积输沙率ｑｓ和坡面上单位面积产沙率Ｓｙ进行了量纲分析，得出了ｑｓ和Ｓｙ的数学表达式，从而获得了山区流域泥沙输移比的计算式。采用湖北省石桥铺径流实验站的实测降雨、径流和泥沙统计资料对泥沙输移比公式进行了验证，其相关系数为０．８５，因此本文推出的计算泥沙输移比的公式是合理的。     

水泵断电的数值分析

分别采用单元特性曲线的局部线性化法、Ｓｕｔｅｒ曲线的牛顿———辛普生法和Ｓｕｔｅｒ曲线的局部线性化法分析了水泵断电的过渡过程，计算表明三种数值分析方法的结果完全吻合，局部线性化能保证计算结果绝对收敛．     

宁夏人口分布区域差异研究

为了解近30 a宁夏人口分布的区域差异,运用Arcview,Excel等软件,通过人口自然密度和综合经济密度的定性与定量相结合以及罗伦斯曲线等方法,研究了宁夏人口在1980—2008年期间的时序和空间分布变化.结果表明,各地区人口分布变化速度在加快,人口趋于向中部和北部社会经济发展水平高的县市集中,政府的移民政策对人口分布的影响作用较强,人口分布的历史基础对人口分布的影响在逐渐减小;南部山区人口呈负增长,中部干旱带人口稀疏,北部川区和南部山区人口密集,分布不平衡.     

河街—黄金水道上的钻石岸线

素以黄金水道著称的长江,横贯我国中部地区,沿江的城市岸线,是长江两岸丰富物资集散地,为黄金水道上的钻石岸线.在现代,人类经济发展,正经历着由江、河、海岸向平原、山区反方向发展的过程.本文仅以长江上游河港城镇为例,追溯它形成与发展的历史,期于继承和发扬其优良传统.本文从人类聚居的过程,山区河港城镇形成的主要条件,以及由河街到滨江路的进程中,说明河街是河港形成的胚胎,而长江沿岸的城镇,几乎都是以港立城,城以港兴.说明港和城市岸线的重要性,井介绍了两个沿江小山城规划中的滨江路规划.     

山区多沙河流漂石河段洲滩发育特征试验研究

山区多沙河流漂石河段受水沙条件影响,洲滩发育丰富,改变了漂石河段的水沙运动规律及洲滩演变特征。基于野外调查与室内物理模型试验,探讨了漂石对多沙河段水动力特征及洲滩发育过程的影响。通过都江堰市岷江支流白沙河与龙溪河的野外调查,分析了典型漂石河段床沙组成及漂石河床形态特征。由于山区河流暴雨洪水及挟带的泥沙及河道地形多变等因素,大量上游来沙在漂石河段落淤,河床内洲滩的大量发育。通过系列室内物理模型试验,分析不同泥沙补给条件下漂石河床的洲滩形成过程及河床形态变化与水位响应过程。研究结果表明：暴雨山洪产生丰富的泥沙补给,导致白沙河与龙溪河的粗颗粒平均粒径粗大,存在大量漂石,形成漂石河段。漂石河段水力要素多变,河床形态剧烈调整。当上游泥沙补给时,受漂石周围水流变化影响,漂石河床局部以横向带状溯源淤积为主,下游段两侧淤积突出,极易形成漂石洲滩,从而增大局部河床比降,减缓河道下切。上游来沙不均匀过程显著改变了漂石河床局部水位及泥沙淤积规模。因此,通过野外调查与室内物理模型试验,揭示了水沙条件下的漂石河床形态变化特征,山区河流上游来沙与漂石共同影响洲滩发育过程,表明漂石对山区多沙河流的水沙运动产生突出影响。     

特殊分配曲线的特性参数确定方法研究

为解决特殊分配曲线的特性参数难以客观评价选煤设备分选性能的缺陷,提出了3种获取高密度段平均密度的技术途径,即实测法、回归法和查图法,根据重选设备工艺性能评定的试验资料统计结果,给出了不同高密度段平均密度选取的经验值.基于特殊分配曲线的形态,提出了用特殊分配率与预测产品分配率相结合绘制特殊分配曲线的方法.选煤设备工艺性能评定试验结果表明：该方法获得的特性参数准确,分选密度与实际分选密度误差仅为0.005 g/cm^3, 不完善度仅差0.006.     

基于可变模糊聚类的山丘区小流域洪峰经验公式推求

山丘区小流域暴雨洪水汇流计算是山洪精准预报预警的关键之一。针对山丘区小流域暴雨洪水历时短、成灾快和小流域普遍缺乏实测资料、产汇流非线性特征明显等特点,基于考虑雨强和流域异质性的分布式地貌单位线,开展山丘区小流域单位线峰值经验公式推求的研究。选取甘肃省山丘区26 774个小流域作为研究对象,采用可变模糊聚类方法对小流域单位线进行分类,分类别建立小流域特征因子与单位线峰值之间的经验公式,并进一步探讨所推求经验公式的合理性。结果表明：可变模糊聚类算法能较好地应用于分布式单位线分类,该算法的分类效果非常突出,分类后的单位线经验公式计算效果有显著提升;山丘区小流域汇流过程峰值主要受流域面积、最长汇流路径长度及其坡降的影响,分布式单位线峰值经验公式在山丘区小流域汇流计算具有广阔的应用前景。     

掺粉煤灰人工砂混凝土试验研究

砂子的粗细、级配、含泥量是影响砼物理力学性能及耐久性的重要因素,目前高强高性能砼在建筑工程中应用越来越广泛,但优质的天然砂资源日渐枯竭,本文就掺粉煤灰人工砂配制砼以及对砼力学性能的影响进行研究,表明人工砂的性能优于天然山砂,更适合用于配制高强砼。