实测悬移质级配及分组含沙量修正问题

本文主要研究悬移质级配与分组含沙量测量误差的修正问题。首先由指数流速分布公式以及相应的悬移质含沙量沿垂线分布公式,导出级配沿垂线分布公式,并在图2中用野外观测资料对此式进行了验证。然后对五点法、三点法、单点法以及定比混合法的级配测量误差进行了分析和比较,同时给出了各种测法的误差修正系数α_n的计算式。由此式进一步讨论了各种实测垂线平均级配的统一问题。最后对分组含沙量的修正方法进行了探讨。研究表明,泥沙粗细、测点数目以及布点方式对测量误差均有重要影响,不管那种取样方法,粗沙测量误差均大于细沙。本文认为,按照观测河段的水、沙条件来确定测点的数目和布点方法,是获得可靠测量成果所必须考虑的问题。     

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.     

异重流非饱和非均匀沙含沙量的沿程分布规律

从悬移质运动一般扩散方程出发 ,考虑到异重流沿程不断淤积 ,含沙量不断变化 ,而且粒径沿程也不断细化 ,通过简化方程 ,推导出一维非饱和非均匀沙异重流含沙量的沿程分布方程式 .通过水槽实验资料和实测资料验证 ,认为公式与实际符合较好     

弯道环流橫向輸沙

本文从弯道环流橫向流速uy沿垂线分布和含沙量沿垂綫分布出发,首先討論了环流橫向輪沙問題,从而导得了环流横向挾沙力公式,并用天然河道的实測资料,驗証了这些公式是比較符合实际情况的。其次,討論了橫向輸沙的若干特性,并根据这些特性初步解釋了有利于形成蜿蜒性河道的条件。此外,对环流若干特性和含沙量沿垂线分布的公式作了闡明。     

悬移质含沙量沿垂线分布的探讨

基于前人的研究 ,由扩散方程推导出悬移质含沙量沿垂线分布式 ,其中的流速分布采用椭圆流速分布 .在处理泥沙传递系数和动量传递系数时 ,考虑到泥沙颗粒不可能随同水体的脉动作同步运动 ,引进一比例系数 .同时 ,在此含沙量沿分布式的基础上 ,推导出了悬移质单宽输沙率公式 .采用多组实测资料 ,对两式进行了验证 ,并与已有的公式进行对比 ,认为两式具有一定可靠性 .     

非均匀沙起动流速研究与比较

在现有泥沙起动研究成果的基础上,通过理论分析、公式转换和比较,得出即使对均匀沙,起动流速公式的起动系数K也不应是常数,K应随着起动环境的改变而变化,现有各公式的起动系数K是不同的常数,这就影响了各公式的适用范围.分析表明,影响起动环境的因素有水流条件、床面泥沙颗粒特性、泥沙颗粒和水流条件之间的相对关系等,给出了各影响因素的数理表达式,建立了非均匀沙起动流速公式,公式计算值与实测资料符合良好.本文公式与几个常用的起动流速公式的比较结果表明,公式精度较高.     

黄河下游河道断面宽深比对输沙能力的影响

根据1950~2000年黄河下游河道各站汛期实测径流量、输沙量资料,分析了花园口~高村、艾山~利津河段处于冲淤平衡状态时径流量与输沙量之间的关系,得到了冲淤平衡时,在径流量一定的情况下,河槽断面宽深比越小,输送的泥沙量越大的结论;通过概化河工模型试验,分析了在不同的主槽宽度、深度、流量和进口含沙量情况下,临界含沙量与主槽断面宽深比的关系,表明临界含沙量随流量的增大而增大,随断面宽深比的减小而增大,临界含沙量随断面宽深比减小而增大的速率随断面宽深比的减小而增大;分析了断面宽深比对黄河下游河道泥沙输移公式的影响;最后,与小浪底调水调沙实测成果进行了比较,结果表明其与笔者研究结论基本一致.     

河湾副流横向输沙问题的研究

河湾副流的横向输沙计算,对于研究河道横向演变及其变形规律具有很大的实际意义。本文从分析河湾副流横向流速沿水深分布和含沙量沿垂线分布的规律出发,先后得出单位面积上横向输沙率沿水深分布的表达式及单宽横向输沙率的计算公式,而且还进一步对上、下两部分的横向输沙率进行了讨论,其研究与初步验证及分析结果颇为一致。此外,文中给出的含沙量相对分布公式(4)及绝对量分布式(10),不仅克服了经典公式的一系列理论缺陷,而且同多沙河流的实测资料也较为符合,颇具有独到之处。     

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.     

滩槽水流流速横向分布的研究

研究了滩槽水流流速横向分布．对滩槽掺混区的横向涡粘性系数进行了计算，并给出其表达式．由此求解水深平均的水流运动方程，得到垂线平均流速横向分布公式．经验证，此公式与实测资料基本符合．     

挟沙水流试验研究

通过开展挟沙水流试验,对河槽断面的纵向时均流速横向与垂向分布、瞬时流速频率分布、紊动强度垂向分布规律进行了研究,最后分析了断面宽深比对张瑞瑾公式的影响.得出如下结论:在相同横断面面积、流量情况下,随着断面宽深比的减小,准二维流动的中心区所占河宽比例减小,断面流速分布更加趋中;挟沙水流主流区流速垂向分布基本上仍然符合对数分布,随着含沙量的增大,卡门常数k有减小的趋势;中垂线上各点瞬时流速频率分布基本上符合正态分布;靠近水面处紊动强度最弱,紊动强度随相对水深的减小而增大,随后紊动强度随相对水深的减小而减小;随着断面宽深比的减小,张瑞瑾公式中的系数呈增加的趋势,流量幂指数呈减小的趋势.     

基于两相流理论的低浓度挟沙水流运动数值模拟Ⅰ—数学模型

从两相流理论出发,对水沙两相间作用力进行分析后认为:对低浓度挟沙水流,仅存在水流与泥沙之间的相互作用,且其主要反映在两相之间存在阻力、附加质量力及压力梯度力.在此基础上建立了低浓度挟沙水流的一般数学模型与简化数学模型,并以简化数学模型为基础,建立了低浓度挟沙水流平面二维数学模型.该模型考虑了泥沙相对水流时均运动的影响,且控制方程形式和已有水沙数学模型相近,因此便于工程计算.     

三峡水库蓄水后长江中下游典型分汊浅滩河段演变趋势预测

汊道兴衰、洲滩的演变与其水沙输移特性密切相关.以沙市典型分汊浅滩河段为例,从河段水沙输移特性出发,结合水流泥沙、河道地形等实测资料,分析其河床演变特点,并根据三峡建库后水沙条件变化的特点利用数学模型预测了该河段的汊道和洲滩发展趋势.研究表明:所建模型能够准确地模拟该河段的水沙输移特性及洲滩的演变规律,因而具有较好的预测功能,三峡水库蓄水后河段洲滩动态变化结果与实测结果较吻合,这对三峡水库蓄水运用后其它分汊浅滩河段的研究具有借鉴意义.     

近底水流结构对非均匀沙起动影响的研究

通过考虑水流结构的改变，研究了非均匀沙的起动。由于非均匀泥沙的存在，影响水流近底结构，改变底部水流对泥沙颗粒的作用。基于泥沙颗粒中在小范围对水流结构有影响的假定，推导了以粒径为参变量的水流流速公式。并以该流速公式为基础，按照颗粒极限平衡的受力得出了非均匀沙的起动公式，经过用实验资料的验证，公式在大部分粒径范围内与实际值比较吻合。     

啮合块错列角对三螺杆混合段混合效率的影响

采用有限元法和网格重叠技术,利用Carreau-Bird流体模型,对同向啮合三螺杆挤出机混合段进行了三维混合数值模拟。计算了三螺杆挤出机的最大剪切速率、混合指数以及瞬时和平均时间混合效率等参数,并与双螺杆挤出机进行了对比分析。结果表明,在相同工况下,三螺杆挤出机的瞬时和平均时间混合效率大于双螺杆挤出机。     

非均匀沙干容重计算方法的探讨

指出细颗粒泥沙的沙粒形态及絮网结构是影响干容重不可忽视的因素,并说明浆体的极限浓度是影响干容重的重要指标之一.基于浑水容重随浆体含沙浓度增大而增大的变化规律,将床面含泥浓度与泥沙极限浓度联系起来,获得了包含有泥沙粒径、级配及形状等因素在内的非均匀泥沙干容重的计算公式.公式中含有相关参数,用实测资料给予了确定.验证计算表明,公式结构合理,参数的选择得当,计算结果与实测资料基本一致,可应用于生产实际.     

澜沧江自然条件下输沙质量通量与体积径流量的关系

为了研究澜沧江水沙关系和提高利用体积径流量预测泥沙质量通量的准确性,以电站建设前1982—2000年澜沧江上游旧州站和中游戛旧站沙的质量浓度和体积径流量实测资料为研究对象,根据自然状态下泥沙质量通量和体积径流量变化幅度的差异,建立输沙质量通量导数与体积径流量的关系式. 公式系数为流域系统属性的综合反映,表示平均体积径流量下输沙质量通量的变化率,公式指数表示体积径流量变化对输沙质量通量变化率的影响. 根据上中游站的指数差异可知,泥沙质量通量除依赖上游来沙外还依赖沿程冲刷和支流入汇的补给. 通过对输沙质量通量导数公式进行积分得出输沙质量通量与体积径流量的理论关系. 结果表明,输沙质量通量峰值约落后体积径流量峰值1 d,据此优化反向传播神经网络（BP-NN）,可以较好地改良优化前模型预测中的峰值偏移现象,提高预测精度.     

非均匀沙的运动特性与规律

在理论分析及前人试验结果的基础上,从非均匀沙的起动条件及机理、挟沙力及推移质输沙率的计算方法、悬移质不平衡输沙等方面分析了非均匀沙的运动特性,根据非均匀沙推移质输沙率公式分析了同一启动标准条件下输沙率的变化规律及输沙率变化的影响因素.     

溪洛渡水电站导流洞卵石推移质采样方案及其输沙特性

溪洛渡水电站位于金沙江下游,水流流速大,挟沙能力强,本文结合溪洛渡水电站导流洞推移质情况,开展了高速挟沙水流条件下卵石推移质测验方案的试验研究,提出了溪洛渡水电站卵石推移质测验方案即缆道悬挂采样器加拉偏的方式进行测量并予以实施。测验成果表明,金沙江溪洛渡6#导流洞河段存在河床卵石运动情况,而且推移量很大。根据导流洞实测水沙运动资料,揭示了溪洛渡水电站导流洞卵石推移质的输移特性,并建立了卵石推移质输沙率与流量的经验关系。