高含沙水流挟沙力计算公式研究

基于现有各家水流挟沙力计算公式不能直接用于高含沙水流挟沙力计算的状况 ,本文引入宾汉切应力 ,并运用能耗原理建立了新的高含沙水流挟沙力计算公式 ,并利用大量实测资料进行了验证 ,验证结果表明 ,本文建立的高含沙水流挟沙力计算公式比现有各家公式概念清晰 ,与实测资料更为符合。     

挟沙水流中空泡溃灭的实验研究

利用高速摄影方法观测了挟塑料沙水流中不同流速、不同含沙量工况下由电火花生成的空泡的溃灭过程,分析了水流流速对空泡运动形态的影响。     

论明槽挟沙水流的阻力

从挟沙水流的能量平衡原理出发 ,指出泥沙的运动从两个方面影响水流的阻力 :一是由于卡门常数的减小而引起的阻力减少 ,二是由于推移质泥沙的存在而引起的阻力增大。两者对阻力的作用正好相反 ,因而挟沙水流阻力比清水可能减小、增大及不变 ,取决于两者的对比程度。并从理论上给出了动平整床面挟沙水流阻力的计算公式 ,该公式的计算结果与实测资料吻合较好     

基于ADV的三峡水库瞬时含沙量测量研究北大核心CSCD

利用ADV在三峡水库淤积较为严重的忠县和奉节河段实施含沙量测量,建立了瞬时含沙量的声学反演方法。ADV声波强度信号通常受局部毛刺和高频噪声的影响,提出先用小波分析过滤高频噪声、再用相空间密度法剔除毛刺的声波信号处理方法。实测资料率定表明含沙量和声波强度在双对数坐标系下呈线性关系,其斜率和截距均为泥沙中值粒径的函数,从而得到了瞬时含沙量反演公式。据此计算的泥沙扩散通量与雷诺应力具有较强的正相关性、含沙量标量谱遵循Obukhov-Corrsin的-5/3次方规律,表明本文提出的瞬时含沙量反演方法可行。     

含沙量对高速水流空蚀影响的试验研究

本文在小型循环式水洞中试验研究了含沙量对高速水流空蚀影响的机理。首先,在小型循环式水洞的水箱内筒中人工配制了低含沙量、中含沙量、高含沙量的挟沙水流,用红外测沙仪测定了挟沙水流的含沙量,用压力动态数据采集系统量测了不同含沙量时空蚀区的压力;其次,为了探究含沙量对空蚀和磨蚀的影响,制作了不同龄期、不同配合比的混凝土试件,分别在空化区和空蚀区安装混凝土试件,使混凝土试件在不同含沙量工况下进行5 h的空蚀和磨蚀试验,通过混凝土试件每小时的重量损失来表征空蚀量和磨蚀量。试验结果表明：中值粒径d50 = 1.09 mm（沙粒）,含沙量S = 0 ~ 30 kg/m3工况下,水洞空蚀区各测点的压力和空化数随含沙量的增加而升高,促进了空蚀的发生;混凝土试件配合比、龄期不变时,混凝土试件的空蚀程度随含沙量的增加而加剧,空蚀范围扩大。较高强度配合比的混凝土试件在不同含沙量时的抗空蚀能力优于较低强度配合比（的混凝土试件,且含沙量越高,其抗空蚀能力的差距越明显;随着养护时间的延长,混凝土试件在不同含沙量的抗空蚀能力也在增强;相同试验历时的混凝土试件磨蚀量远小于空蚀量,意味着含沙高速水流对混凝土试件的空蚀作用远大于泥沙的磨蚀作用。     

坡面植被水流水动力学特性研究北大核心CSCD

本实验为人工水草模拟植被覆盖条件下的坡面流水动力学特性研究,以水力学和流体力学基本理论为依据,通过室内定床阻力模拟放水实验,定量的研究了植被覆盖度为9．3％（2500簇／m2）的工况下,不同坡度和流量组合对植被水流各水动力学参数的影响。结果表明：坡面植被水流平均流速随坡度和流量的增大呈递增趋势,可用线性函数或幂函数关系模拟,且线性关系优于幂函数关系;植被坡面流平均水深与流量和坡度之间也存在着显著的线性关系和幂函数关系;植被坡面流的佛汝德数随流量的增加而减小、随坡度的增加而增大,并呈现出一定的幂函数关系,但佛汝德数主要受坡度的控制,流量对佛汝德数的影响很小;阻力系数随雷诺数的变化规律呈单驼峰形式,本实验条件下,在雷诺数为1500～2000时达到最大值,当雷诺数大于2000时,随雷诺数的增加阻力系数反而减小,最后逐渐趋于稳定,可见两者之间并非呈简单的递增或递减关系。     

具有弯道的竖井式出水口水流均匀性研究北大核心CSCD

竖井式出水口水流受弯道段和竖直段影响,竖井周边各分流孔出流不易调整均匀,同时分流孔底板附近易出现反向流速。本文在数学模型得到试验验证的基础上,采用RNG k-ε紊流模型,对具有弯道的竖井式出水口流动特性进行三维数值模拟,分析了弯道段体型和竖直段长度对出流均匀性的影响。计算结果表明,渐缩弯道与等直径弯道比较,当竖直段长度均为2D(D为竖直段直径)时,渐缩弯道的竖井式出水口各分流孔出流较均匀;若采用等直径弯道,对应竖直段的长度增加6D^8D时,其出流均匀程度与渐缩弯道的相当。研究成果对抽水蓄能电站竖井式进/出水口的设计具有指导意义。     

河流生态流量研究发展历程与前沿北大核心CSCD

水库、闸坝、渠道等水利工程的修建,改变了河流的水文情势和河床地貌演变规律,造成了河流的生态功能减弱和生物多样性减少,河流生态流量逐渐成为水资源领域研究的热点。本文对近30年来河流生态流量理论的相关研究进行了综述,梳理了河流生态流量理论的发展脉络,归纳总结了国内外河流生态流量研究的发展阶段及其主要特征。在当前变化环境下,生态流量研究更加关注生态系统整体性、模型机理性及生态调度实践中的可应用性,而气候变化、空间异质性和生态-社会交互作用逐渐成为河流生态流量研究的前沿和热点问题。     

堤坝防渗加固新技术研究与应用北大核心CSCD

我国面临着十分繁重的病险水库及堤防除险加固任务,现行堤坝垂直防渗加固技术存在不同程度的缺陷和局限性,造成堤坝除险加固工作的"瓶颈"。非水反应类双组份发泡聚氨酯高聚物注浆材料是一种综合性能优良且绿色环保的堤坝防渗加固注浆材料。基于高聚物材料特性及在土体中扩散机理,提出了构建高聚物柔性防渗墙的新方法,与水泥混凝土防渗墙比较,具有扰动小、抗震抗裂性能好、施工便捷等优点;基于高聚物在水中反应特性、膨胀扩散特性及在粗粒土中扩散机理,提出了高聚物水下注浆、膜袋注浆及其复合注浆方法,适用于水利工程中的局部渗漏及管涌的处治。土质堤坝高聚物注浆技术已应用于多项实际工程,防渗加固效果良好,为进一步提升病险水库及堤防除险加固水平提供了重要技术支撑。     

弯道对植被群河道水流结构影响的试验研究北大核心CSCD

为了解弯道对含植被群河道水流结构的影响,本文在180°U型弯道水槽中进行试验,采用圆形竹筷模拟低密度植被群,圆柱体模拟高密度植被群,运用声学多普勒流速仪测量三维流速,不同密度植被群放置于水槽相同位置,对比分析弯道的影响。试验结果发现,植被群上游调整长度及其稳定尾流区长度受弯道影响发生了明显调整,植被群密度的影响仅作用于植被群尾流结构,包括其中垂向湍动能的差异。植被群后出现植被群直径尺度的涡,使纵向湍动能分布出现波峰,峰值大小受弯道影响;植被群在弯道中所处位置越后,峰值越小。湍流谱分析中验证了此现象,并发现弯道作用使得植被群后小尺度涡增多,从而使得植被群后较小湍动能峰值的大小不随植被群放置位置改变。     

三峡入库沙量变化趋势及上游建库影响

定量研究上游水库拦沙效应是揭示三峡入库水沙条件变化的关键之一.本文分析了长江上游12000多座水库拦沙对三峡水库来沙量减少的影响,并预测在建、拟建水库运行后三峡入库沙量变化趋势.结果表明,1991-2005年三峡上游水库群年均拦沙约18000万t,其中嘉陵江和金沙江流域水库群的年均拦沙量分别为6010万t和5000万t...     

长江上游大型水库运行对长江上游水文过程的影响

2000年后,长江上游大型水库建设进入快速发展阶段,本文分析了长江上游60多座大型水库调节下上游主要水系出口控制水文站的径流变化过程.通过长年径流系列分析,大型水库群的调节使主要水文站汛期径流略有减少,而非汛期水量有明显增加,且径流过程比较平稳,有利于流域水资源的利用.由于水库群汛前预泄,流域5月份径流增加到汛期水平;汛后水库群蓄水,下泄径流减少到枯季水平,从而使汛期提前到来,又提前结束,汛期向前平移了一个月,显著的改变了天然径流的时空分布,将给中下游防洪形势带来新变化.根据上游水库群不同建设水平,分析了三峡枢纽的调度响应.认为在保障长江上游大型水库汛后蓄水保证率的前提下,上游水库的进一步建设有利于三峡枢纽的兴利效益.     

长江沙量变化和减沙途径探讨

本文主要探讨长江上游输沙量、含沙量变化和减沙途径。在上游生态环境破坏程度日益加剧的情况下 ,1 95 0～ 1 985年长江输沙量、含沙量约每 1 2年以 4%的速率缓慢增长 ,1 992～1 997年大量减少。追根溯源系水库淤积的减沙作用。若无水库淤积拦沙 ,长江上游输沙量、含沙量年增长率将约达 1 % ,是相当可观的。根据水库拦沙效益 ,提出长江上游修建溪洛渡、亭子口、瀑布沟、构皮滩和白鹤滩等 5座大型水电站 ,与三峡枢纽共同进行水库泥沙联合调度 ,可使宜昌河段含沙量减少 1 / 2的年限延长达 1 5 0～ 2 0 0年 ;同时开展水土保持 ,可改变三峡下游河床冲刷后再淤积的不利局面。治水必治沙 ,通过“蓄水减沙 ,借水攻沙”的工程措施 ,和坚持不懈的水土保持 ,“标本兼治”,可使长江输沙量、含沙量长期减少 1 / 2 ,恢复到唐宋时代水平。     

提高黄河下游输沙能力的复式河道整治方案探讨

在介绍黄河下游河道整治面临的实际问题和已采取的整治措施基础上,结合近年来下游来水来沙条件的实际变化情况,提出在已有河道整治方案基础上开展基于提高黄河下游输沙能力的复式河道整治方案以应对黄河下游泥沙淤积和不同来水过程产生的河势变化问题.通过分析黄河下游河道的断面特征,提出黄河下游存在二级主槽的新概念,并基于此理论分析确定了新河道整治方案下的主要设计参数,定性分析了输沙能力的变化趋势,为以后进一步开展河道整治提供了新的思路.     

数字流域模型在长江上游龙河流域的应用

数字流域模型是当前水文领域研究的热点问题。本研究选取长江上游龙河小流域为研究对象,将数字流域模型应用于长江流域。首先利用ArcGIS软件提取河网信息,选取该流域1982年汛期的降雨及流量过程,采用基于因素分析的图解法对模型进行率定及验证。结果显示模拟的Nash系数达到0.965,洪峰相对误差在10%以内,表明该模型可以很好地模拟长江小流域产汇流过程。然后还对模型中涉及的几个重要参数进行敏感性分析,结果表明：土壤垂向饱和导水率主要影响峰值,二者成负相关;土壤初始含水量主要影响径流量,二者成正相关;田间持水量与峰值和径流量均成负相关;植被截留水量与峰值和径流量均成负相关;糙率主要影响峰型,与峰值成负相关。若要将率定后的数字流域模型应用到具体工程实践中,还需用近期实测数据对模型进一步进行验证。     

淮河流域水资源承载能力计算及调控方案优选

淮河流域严重的水资源短缺和水环境污染问题己成为制约当地经济社会发展的重要因素。本文在对淮河流域进行计算分区的基础上,以支撑最大经济社会规模为目标函数,并综合考虑了水量、水质、经济社会等约束条件,建立了水资源承载能力计算模型。计算了现状和规划水平年的水资源承载能力,结果显示如按照当前规划的经济社会发展速度,淮河流域将一直处于超载状态。从采取水环境治理措施和水资源高效利用措施两方面设计了8种调控方案,计算在不同方案下的水资源承载能力变化情况,优选出能满足将来经济社会发展需求的最佳调控方案,为指导淮河流域经济社会可持续发展提供依据。     

长江中游非均匀沙冲淤对来水来沙响应初步分析

为分析长江中游河段不同粒径组泥沙冲淤对来水来沙的响应,本文依据年统计资料,建立了非均匀沙冲淤量与来水来沙量的相关关系。分析结果表明,长江中游非均匀沙年冲淤量与年输入沙量的关系比较密切,泥沙粒径越大,其相关性越强,且单位来沙量改变引起的河道冲淤量越大、河道冲淤平衡时对应的临界输入沙量越小。     

特约文章：近期长江中游枯水河槽调整及其对航运的影响

三峡工程运用后,长江中游河段持续冲刷,枯水河槽形态调整显著,对航运条件产生了较大的影响。本文首先采用枯水河槽形态参数计算方法,确定了长江中游各固定断面的枯水河槽形态参数;然后采用基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的河段平均方法,计算了2003—2016年长江中游4个子河段的平均枯水河槽形态参数。计算结果表明长江中游枯水河槽宽深比总体呈减小趋势,河床趋于窄深,对航运条件有利。此外还建立了各子河段枯水河槽形态参数与前期多年平均水沙条件之间的经验关系：当滞后响应年数n = 5时,经验关系在宜枝及荆江河段的决定系数达到最大;而当n = 7时,经验关系在城汉及汉湖河段的决定系数达到最大。总体而言,各河段枯水河槽形态参数调整（除河宽外）均可对进口水沙条件的改变做出较好的响应,且越靠近三峡大坝,响应程度越高。     

长江源典型辫状河道边滩变化及与径流量的关系

长江源宽谷辫状河道宽达1 ~ 3 km,河道两侧广泛分布边滩,其边滩形态受径流量变化的影响较大。结合Landsat遥感影像与水文数据,对长江源辫状河道内的边滩形态进行对比分析,发现边滩可分为稳定边滩、亚稳定边滩和活动边滩。定义边滩变化百分比为活动边滩短时间内的冲淤程度,活动边滩在枯水期发生冲刷的边滩变化最大百分比为80%,发生淤积的边滩变化最大百分比为300%。影响活动边滩变化的因子包括径流量及高水位水流持续时间。边滩面积的骤减是由于洪水期漫滩水流在边滩上冲刷并形成新汊道,水流沿新汊道的冲刷与切割作用促使原边滩分离成新边滩和新沙洲;枯水期汊道水位下降并且发生淤积,沙洲与边滩合并使边滩面积骤增,导致边滩变化百分比剧烈增加。     

黄河下游游荡段非均匀悬沙输移特点

黄河下游水流含沙量大,河床调整迅速,河道输沙能力变幅大,输沙过程与规律复杂.因此研究黄河下游泥沙输移规律,是研究河床变形过程、预测河道发展趋势的基础,对水沙治理与河道整治规划具有重要的现实意义.本文以黄河下游游荡段为对象,基于1986-2015年游荡段实测水沙资料与地形资料,分析了花园口-夹河滩河段与夹河滩-高村河段的...