THE RESEARCH OF NATURAL THREE－DIMENSIONAL NUMERICAL MODEL FOR WATER－SEDIMENT TWO－PHASE FLOW AND SEDIMENT MOVING REGULARITY NEAR THE RIVER BOUNDARY

ＴＨＥ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＯＦ　ＮＡＴＵＲＡＬ　ＴＨＲＥＥ－ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ　ＮＵＭＥＲＩＣＡＬ　ＭＯＤＥＬ　ＦＯＲ　ＷＡＴＥＲ－ＳＥＤＩＭＥＮＴ　ＴＷＯ－ＰＨＡＳＥ　ＦＬＯＷ　ＡＮＤ　ＳＥＤＩＭＥＮＴ　ＭＯＶＩＮＧ　ＲＥＧＵＬＡＲＩＴＹ　ＮＥ...     

NUMERICAL SIMULATION OF FLOW FOLD OF A RIVER WITH COMPLICATED BOUNDARIES

ＮＵＭＥＲＩＣＡＬ　ＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＦＬＯＷ　ＦＩＥＬＤ　ＯＦ　Ａ　ＲＩＶＥＲ　ＷＩＴＨ　ＣＯＭＰＬＩＣＡＴＥＤ　ＢＯＵＮＤＡＲＹＳＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＦＬＯＷＦＯＬＤＯＦＡＲＩＶＥＲＷＩＴＨＣＯＭＰＬＩＣＡＴＥＤＢ...     

CALCULATION OF NONLINEAR FREE－SURFACE FLOWS RESULTING FROM LARGE￣AMPLITUDE FORCED OSCILLATION OF A TWO－DIMENSIONAL BODY

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THREE－DIMENSIONAL MODELLING OF HYDRODYNAMICS AND WATER QUALITY IN COASTAL WATERS

ＴＨＲＥＥ－ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬＭＯＤＥＬＬＩＮＧＯＦＨＹＤＲＯＤＹＮＡＭＩＣＳＡＮＤＷＡＴＥＲＱＵＡＬＩＴＹＩＮＣＯＡＳＴＡＬＷＡＴＥＲＳ￥ＳｈｅｎＹｏｎｇ－ｍｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖ...     

ENERGY DISSIPATION AND CALCULATION OF RESISTANCE AND VELOCITY OF DEBRIS FLOW

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APPLICATION OF MILES－HOWARD THEOREM TO STUDY THE INSTABILITY OF ATMOSPHERIC GRAVITY WAVES ON A HETEROGENEOUS ORTHOGONAL SHEAR FLOW

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NUMERICAL COMPUTATION OF THE DIFFUSION OF THE CONTAMINANTS AND THE FLOW FIELD OF SKEW DISCHARGES INTO A CHANNEL

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SECONDARY INSTABILITY WITH RESPECT TO SPATIAL GROWING THREE－DIMENSIONAL SUBHARMONIC DISTURBANCES IN BOUNDARY LAYER FLOW WITH SUCTION

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A FINITE ELEMENT AND BOUNDARY ELEMENT METHOD OF NUMERICAL SIMULATION OF TWO DIMENSIONAL AND TWO PHASE FLOW

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A NEW APPROACH TO THE SIMULATION OF UNSTEADY SUBCRITICAL FLOW

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悬移质挟沙能力水槽试验研究

利用0.03 mm黄土和卵石碾成粉末制成的0.03 mm人工沙,0.06 mm黄土,0.13 mm黄沙,共计4种沙样,在槽长33 m,宽1.25 m,深0.5 m,可以调节坡度的钢板水槽内按系统试验方法进行饱和含沙量试验.进槽含沙量较高,含沙量沿程降低,底部泥沙淤积,形成沙波,待水流中含沙量在1～2 h内保持不变时,定义为极限或饱和含沙量.每次试验测定含沙量、流速、水深、水面比降、悬沙颗粒级配、槽底泥沙淤积比降、槽底泥沙颗粒级配等数据,探求细粒泥沙在一定条件下的饱和悬沙含量,即悬移质挟沙能力.试验观测及理论分析表明,在恒定均匀水流条件下,浑水悬沙饱和含沙量取决于悬浮泥沙的沉速、水流流速、水深、水力半径、水面比降、底部淤沙粒径各水沙因子.在寻求挟沙能力经验公式中,除水流本身紊动挟沙外,还应考虑底部含沙量,淤沙粒径,包括糙率(沙波高度)和底沙运动,对输沙的影响,所求得的经验公式包括Velikanov公式诸因子以及底沙受水流剪力流速和底沙粒径的比值的因子.天然渠道资料检验说明了公式的适用性.     

砂卵石河流粗化完成后细沙补给对河床阻力的影响

结合Venditti关于细沙补给对河床活动性影响的分析,引用修正后的Einstein-Barbarossa方法对河床阻力进行划分,探讨了细沙补给对砂卵石河流冲刷粗化完成后河床阻力变化的影响。研究结果表明:在一定量细沙补给的条件下,沙粒阻力与床面阻力的比值先减小后增大,形状阻力与床面阻力的比值先增大后减小;水流克服表面阻力损失的能量随沙粒阻力减小而减少,进一步导致水流损失的机械能减小,河床上大颗粒泥沙获得的能量增大进而导致其活动性增强;河床上活动的泥沙颗粒与裸露大颗粒泥沙之间不断接触碰撞形成局部能量交换,裸露大颗粒泥沙通过水流方向的动量交换所产生的颗粒剪应力增大,这可能也是河床上大颗粒泥沙活动性增强的一个原因。     

山区河流河床形态对推移质输沙率影响的试验研究

为探索山区卵砾石河流推移质运动受水流条件和河床形态的影响规律,开展了大比降浅水流动条件下卵砾石输移的室内水槽试验,获得了两组泥沙组成的19个流量条件下的水流、泥沙及河床三维地形场数据。结合室内水槽试验及文献中的天然河流输沙观测数据,分析了不同水沙输移阶段水流阻力、河床形态与推移质运动之间的关系。试验结果表明:河床阻力系数随着河床形态强度参数增大而增大,形态阻力与河床形态强度参数相关性更强。在泥沙补给充分阶段,推移质输沙率与床面阻力、形态阻力及河床形态强度参数均呈正相关关系;在泥沙补给不充分的水流冲刷阶段,推移质输沙率随河床形态强度参数增大而减小。     

挟沙水流的冲刷率及河床惯性的研究

在清水水流河床冲刷率的实验研究基础上，本文进一步研究了挟涉水流来沙率对冲刷率的影响。结果说明挟抄水流的冲刷率随来沙率与水流输沙力欠饱和度之比以负指数律降低。当来水挟抄率与水流饱和输抄率相等时，冲刷率降刊0。河床惯性是河床在非恒定流中一种重要的动力学性质。利用河床惯性与冲刷率的关系测量了各种沙样的河床惯性值。发现河床惯性随床沙颗粒分选系数增大而增大，分选系数很大时趋近于极限值50t／Tn0。利用河床惯性和河床变形方程得出了冲刷过程中水流输沙率沿程和随时间的变化规律，结果说明水流输沙率欠饱和度向下游以负指数律下降，这与冲刷率随实际水流挟沙率与欠饱和度之比以指数率下降的规律有耜同意义。河床惯性愈大，实际水流输沙率增长得愈慢。河床惯性与于容重及摩阻流速之比构成的无困次数A。代表河床变形和水流实际挟沙量对水流挟沙力变化的响应程度。     

三峡建库后土脑子河段航道整治方案数值模拟的初步研究

本文在已建河床水流泥沙数学模型的基础上^[1]，针对土脑子河段的河道特性，修改并建立了能够反映该河段水抄运动特性的平面二维水流泥抄数学模型。用土脑子河段1995年河床冲淤及水位、流速等方面的实测资料对所建模型进行了验证，结果表明计算值与实测值吻合良好。在此基础上．进行了三峡建库后，土脑子河段135m蓄水期及156m蓄水期整治前后的二维水抄运动及河床冲淤计算。     

不同条件下矩形沙坑影响的数值模拟对比研究

应用有限体积法建立了河道平面二维水流泥沙数学模型并将模型应用于典型河段的计算,验证了模型的计算精度.设置了不同来水来沙条件和沙坑几何边界条件,将本模型应用于几种工况的理想矩形河道中矩形沙坑影响模拟研究,计算表明采砂对河道的正常演变产生影响,影响结果与离沙坑的距离、沙坑的深度和面积大小以及来水来沙情况等因素有关.初步分析了在采沙规划中可控制采沙影响后果的措施.     

生物膜泥沙床面对水体紊动影响的实验研究

泥沙床面生长生物膜后水流紊动特性将发生变化,进一步影响到泥沙的起动,悬浮和输移特性。本文采用d500.1 mm的天然沙,对相同水流条件下无生物膜生长和有生物膜生长床面以上的水流内部结构进行研究。实验中采用多普勒声学流速仪(ADV)测量了垂向流速,对比分析了生物膜生长前后,时均流速、雷诺应力、紊动强度以及紊动猝发事件在垂向上的变化,并初步分析了这些变化对泥沙运动的影响。结果表明:生物膜生长后,同流量条件下的垂向平均流速增加,床面阻力减小;对比无膜沙床面,有膜沙床面在发生冲刷的水力条件下,雷诺应力、紊动强度均有所减小,从而会影响到悬沙的浓度分布;同时猝发事件发生率在垂向上的变化也使得生物膜泥沙床面的泥沙起动更加困难。     

Combination of Runoff Simulation with Sediment Modeling in Rivers and Its Application in the Lower Yellow River

Abstract

Previous research on runoff show flow and sediment movement in rivers, and river bed variations are usually separated. This paper, from the point of view of the basin as a whole system, presents an integrated approach by combining runoff simulation with numerical model of sediment transport in rivers to simulate the whole processes of hydrological variables and flow-caused bed variations from the very upper part of the basin to the river mouth. To accomplish this purpose, BTOPMC, a rainfall-runoff model, and NUSTM-1D, a well-developed numerical model for sediment transport and river bed variations, are selected to form a combined model. The application of the proposed model to the lower Yellow River shows that it can properly simulate rainfall-caused runoff, the change of suspended sediment concentration along the river, and river bed variation.     

明渠水流泥沙运动水深平均及力矩方程的理论和验证

首次提出了水流泥沙运动水深平均及其力矩方程的概念 ,并从理论上推导出这套方程组。提出水流泥沙运动力矩方程的目的有两个 ,一是在不增加空间维数的情况下可以有效地恢复水流泥沙因子沿水深分布信息 ,克服目前普遍使用的水深平均方程过多地忽略沿水深分布信息的缺点 ;二是增强模型的模拟能力。针对这两个目的是否能真正得到体现 ,分别从理论和实验室资料两个方面对新推导的力矩方程进行了全面的检验。理论验证结果表明 ,一维的力矩方程除了能模拟水深平均的流速和含沙量 ,还能够较好地模拟水流泥沙因子沿水深分布信息 ,这充分说明了一维力矩方程的二维特性。为了检验力矩方程的模拟能力 ,特别选取了一些极端的水流泥沙运动实验 ,如清水冲刷、点源加沙和深槽回淤等。模拟结果表明 ,力矩方程对于这些极端的水沙运动具有较好的模拟能力     

局部冲刷坑发展过程的泥沙输运特性

为揭示水流作用下沙质河床结构物周围床面冲刷过程中的泥沙输运特性,采用三维紊流、考虑推移质和悬移质运动的河床变形数值模拟,研究了清水冲刷和动床冲刷条件下,墩柱型结构物局部冲刷过程中悬移质和推移质泥沙输运贡献及其与马蹄涡流特征量、床面切应力以及泥沙悬浮指数的相关性。研究发现,清水冲刷条件下,悬移质输运占比较小,推移质泥沙输运占优;动床冲刷条件下,悬移质输运的贡献随悬浮指数的减小迅速增大;冲刷过程中悬移质和推移质输沙率与床面切应力变化趋势一致,结构物周围局部切应力的大小与马蹄涡涡量呈正相关关系。