粗沙高含沙浑水的沉降特性及粗泥沙的群体沉速

由粗沙高含沙浑水的静水沉降试验资料，分析得出只有在含沙量接近极限含沙量时，垂线含沙量及级配分布才会均匀稳定，并与前人在水槽形成层移质的体积比含沙量Ｓｖ＝０．４５一致；含沙量小于极限含沙量时，垂线含沙量及级配分布都有梯度。通过分析论证，发现若用浑水的容重、粘性代替清水的容重、粘性，则沙玉清介流区单个球体沉速公式可用以计算粗颗粒泥沙的分组群体沉速。     

非均匀颗粒群体沉速试验方法的分析

非均匀颗粒群体沉降现象在自然界相当普遍，本文分析非均匀颗粒群体沉速的试验方法，比较各种沉降试验和流态化试验，得到认识深度取样锥体筒流态化法是目前较好的试验方法。     

洛惠渠高含沙水流的特性分析

利用洛惠渠近二下年的实测资料，从泥沙颗粒沉速、流变特性等基本概念着手分析洛惠渠高含沙水流的特性。指出水流中含沙量的增大和细颗粒含量的增加，一方面使流体粘度增加；另一方面使流体容重增大，从而导致颗粒的沉速大幅度降低，甚至形成坏分选泥浆。文章为进一步研究黄河等多沙河流的高含沙水流输沙提供了科学依据。     

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。     

高含沙洪水揭河底冲刷初探

本文根据试验和实测资料分析，首先改进了非均匀沙本沉速公式和挟沙力公式，使公式能较准确地反映河床的冲淤特性，特别是反映像揭河底冲刷这种剧烈的冲淤变形。冲淤量的确定按不平衡输沙公式及沙量平衡方程推求，文中给出了渭河、北洛河及黄河北干流一场高含沙大洪水揭河底冲刷过程的验算结果。     

泥沙颗粒生长生物膜后沉降的实验研究Ⅱ：沉降速度计算

泥沙生长生物膜后相应的物理特性会发生改变。本文主要探讨泥沙颗粒在微生物生命活动的影响下沉降特性的改变情况。将官厅水库的泥沙分为6组,使用天然水和营养液的混合液对泥沙进行培养,用来模拟富营养水体中泥沙颗粒特性的发展变化情况。对于生长生物膜后的絮体颗粒在各个不同培养时间的沉降运动,实验采用先进的图像采集观测系统进行拍摄采样,并利用图像分析测量颗粒大小和沉速的变化,推导了生长生物膜后的颗粒沉速计算公式。研究表明生物膜极大地改变了颗粒的表面特性,使得颗粒下沉阻力增大,与同等大小无生物膜黏连的泥沙颗粒相比沉速明显减小。     

高含沙水流运动特性综述

本文综述了高含沙水流的阻力特征，流速分布，紊动强度分布，能量分布等流动过程中所具有的特性，并和清水、低含沙水流作了对比分析，系统论述高，低含沙水流所共同具有的规律。     

泥沙颗粒生长生物膜后沉降的实验研究(Ⅱ)——沉降速度计算

泥沙生长生物膜后相应的物理特性将会发生改变,本文主要探讨泥沙颗粒在微生物生命活动的影响下沉降特性的改变情况。通过将官厅水库的泥沙分为六组,使用天然水和营养液的混合液对泥沙进行培养,用来模拟富营养水体中泥沙颗粒特性的发展变化情况。对于生长生物膜后的絮体颗粒在各个不同培养时间的沉降运动,实验采用先进的图像采集观测系统进行拍摄采样,并利用图像分析测量颗粒大小和沉速的变化,推导了生长生物膜后的颗粒沉速计算公式。研究表明生物膜极大的改变了颗粒的表面特性,使得颗粒下沉阻力增大,与同等大小无生物膜粘连的泥沙颗粒相比沉速明显减小。     

高含沙水流的流变特性

黄河流域高含沙水流是由含沙水流、泥石流或泥浆组成的，其中含有大量的黏土或悬浮的细沙颗粒，它的流变特性很难掌握，呈非牛顿特性。对于高含沙非牛顿流体的研究，是通过使用与这种水流有相似黏滞性的高聚物来进行的，它的流速可以从颗粒图像测速仪的数据中反映。实验采用在黄河下游济南段河床上收集到的泥沙和在市场上买到的高岭土模拟的含沙水流，利用共轴圆柱流变仪和平行平板流变仪，开展了黏滞性实验、管流实验、明渠实验研究，实验观测内容包括摩阻系数、雷诺数、体积含沙量和平均流速。实验结果证实：①在两种流体中，黄河泥沙水流和高岭土水流摩阻水头损失系数都随含沙量增大而增大。当浓度为10％时，黄河泥沙水流和高岭土水流的摩阻水头损失系数分别是纯水中的1．3倍和1．28倍，黄河泥沙水流更高一点。     

泥沙群体颗粒平均粒径及平均沉速计算方法的修正

对泥沙群体颗粒的平均粒径、平均沉速的原计算方法进行了分析研究，指出了原计算方法存在的问题和不足。从平均粒径、平均沉速的计算原理和数学的角度以及泥沙粒度分布的实际情况，对现行的计算方法进行了修改，并提出了新的泥沙群体颗粒的平均粒径、平均沉速的计算公式；某些修改建议已在长江水利委员会的泥沙颗粒分析工作中得到推广应用。     

影响含沙水流极限浓度的因素

根据黄河泥沙粘度测验资料，分析了各因素特别是泥沙比表面积、非均匀系数对极限浓度的影响，并建立了极限浓度与二者间的经验关系，用广泛的黄河泥沙资料进行验证的结果肯定了所获公式的精度及实用性。     

固体颗粒的群体沉降速度分析

从流体力学原理出发,数值模拟非均匀沙随机分布对流场的影响,推导出固体颗粒群体沉速的理论解。该公式不仅量纲和谐,浓度变化不超过极限浓度值,能反映含沙量与非均匀沙级配变化对群体沉速的影响,而且可避免其它公式量纲不和谐,计算中出现负值或降得过快的缺点。采用黄河实测资料对该公式进行了验证,计算结果与实测资料基本符合。     

上方来水来沙对细沟侵蚀泥沙颗粒组成的影响

土壤中细颗粒的流失是土壤质量恶化的重要表现之一。利用试验土槽和供沙土槽双土槽径流小区系统,分析了黄土坡面在不同降雨强度、不同含沙水流汇入条件下的细沟侵蚀泥沙颗粒组成变化特征,探讨了降雨强度、坡面上方不同含沙水流汇入、细沟水流流速对细沟侵蚀泥沙颗粒组成变化的影响及其机理。结果表明,上方水流的汇入使侵蚀泥沙中<0 001mm的粘粒含量呈增加趋势,0 05～0 001mm的粉砂粒呈减少趋势,而降雨强度对侵蚀泥沙颗粒组成的影响不甚明显;同时,侵蚀泥沙中粘粒含量随细沟水流流速和细沟侵蚀产沙量的增大而增加。     

排入湖泊的含沙水流三维运动特性研究

本文采用拉格朗日法，考虑泥沙颗粒水体的托曳力，浮力、压差力和附加质量力的合力作用，并用随机方法计入流体紊动的影响，建立颗粒随机运动轨迹方程。采用三维k-ε模型模拟流场。本文以一抽水蓄能电站为例，预测了在抽水情况下排入上池湖泊中的五个粒径组的泥沙在不同时刻的运动轨迹、速度及在三维空间上的体积浓度分布，预测了各种粒 径沙粒可能沉降的位置。     

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。     

基于摄动理论的泥沙群体沉降公式研究

国内外许多学者对单个颗粒泥沙沉降公式进行了大量的实验研究和分析,鉴于单个颗粒的沉速与群体沉降可以相差10倍,目前泥沙群体沉降公式大多为经验表达式,因此,深入研究群体颗粒泥沙沉降公式有重要的意义。考虑到在群体泥沙沉降中粗细颗粒粒径大小对泥沙沉降公式的影响,基于摄动理论和最小二乘法,在泥沙群体沉降一般模式的基础上,提出一种新的泥沙群体沉降计算模式。通过对现场实测资料和水槽试验数据进行计算拟合,并与其它经典公式相比较,发现所推导的公式要优于后者。研究结果表明:针对群体泥沙沉降中粗细颗粒粒径大小,考虑其颗粒间的相互影响,按群体泥沙颗粒粒径大小范围分别考虑,是一种群体泥沙沉降计算比较有效的途径。     

湖泊底泥絮凝沉降试验研究

湖泊底泥的运动过程产生了内源污染,加剧了湖泊生态环境的恶化。研究湖泊底泥在风浪作用下悬浮后再沉降的运移规律,可为了解湖泊水质变化成因以及开展生态环境治理提供技术支持。本课题采用有机玻璃制作的沉降桶,在静水条件下对太湖、龙感湖、巢湖的底泥进行了沉降试验,研究3个湖泊的水体在不同初始含沙浓度和不同水深条件下含沙浓度的变化,分析了3个湖泊淤泥的沉降规律,近似代表天然湖泊的底泥运动状态。试验研究表明3个湖泊水体中悬浮泥沙的沉降均为絮凝沉降,其沉降过程和沉速与单颗粒泥沙相比均发生了量和质的变化,悬浮泥沙絮凝平均沉速随沉距、含沙浓度的增大而增大。最后得出3个湖泊底泥的沉降速度,其研究结果可为采用絮凝沉降法改善水质环境提供参考依据。     

长江河口悬浮颗粒表面特性的初步研究

本文根据对比实验长江河口悬浮体分别经由偏磷酸钠（NaPO3)分散剂、超声波处理和加双氧水（H2O2）高温蒸煮去除有机物，使用FACScan流式细胞仪测定自然荧光和异硫氰酸荧光素（FITC）染色后颗粒荧光特性。发现去除长江河口悬浮颗粒表面有机物后，悬浮颗粒的大小发生了改变；认为长江河口沿程悬浮颗粒的比表面积的变化主要是由于悬浮颗粒物质有机物组成的不同和水团颗粒物质组成不同产生；长江河口悬浮体对重金属元素的吸附主要是通过颗粒表面的有机物来进行的。     

黄河下游高含沙水流输沙的可能性与制约因素

鉴于黄河历史上曾出现过主槽冲刷状态下的高含沙洪水,考虑到高含沙洪水的强大输沙能力,围绕黄河下游的高含沙洪水泥沙输送能力开展了研究,并对一般挟沙水流和高含沙水流的临界含沙量进行了定量计算。结果表明:天然条件下可实现使河道处于冲刷状态的高含沙洪水,其水沙条件具有一定的特殊性,特别是经过河道沿程天然筛选后的级配与含沙量需满足一定的条件;长距离输沙时,持续的高含沙历时也是远距离传播的必要条件之一。     

静水中大雷诺数球形颗粒变加速沉降的理论分析与试验

基于单颗粒泥沙沉降的力学机理,对静水中大雷诺数球形颗粒沉降过程中的受力状况进行分析,推导出变加速沉降运动过程的瞬时速度、沉降历时及沉降位移公式。试验数据与所推导公式的计算结果对比分析表明:计算位移与实测值相对误差都小于5%,大部分小于4%;瞬时沉速计算值与试验值相对误差都在7%以内,大部分小于5%,计算值与实测值吻合良好。