涡管水流排沙规律的研究

本文在实验和理论分析的基础上,得到了涡管排沙的计算公式,即耗水率W、开口宽度b及排沙率E的表达式。涡管排沙节约用水,用10％以下的耗水量,能排出80％的推移质来沙。     

非均匀沙卵石推移质输移随机特性研究

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流的条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程,采集到了更高精度、更长时间序列的输沙率变化过程,分析了输沙率统计变化对采样时间的依赖性。实测推移质输沙率的脉动现象十分剧烈,且当采样时间越小时,这种脉动现象越剧烈。来流为4300L/s,采样间隔分别为2、5与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约4.8倍、3.3倍与2.7倍;来流为5500L/s,采样间隔分别为2、5与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约3.2倍、2.1倍与1.9倍。卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值均随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而减小。利用本次试验成果,通过多元线性回归得到的卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式可为工程应用提供参考。     

基于床面阻力划分的沙波波高模型研究

本文针对沙波波高计算的问题,采用了一种更符合冲积河流当中水沙运动的机理的床面阻力划分方法,通过能量守恒方程建立数学模型分析得出沙波波高与背水面边界层分离区域长度的关系,结合了前人对边界层分离区域长度的研究,得出一种沙波波高的计算方法。将实验和野外测量数据代入公式验证并与各家代表公式对比,发现该方法适用于各种沙波形态(沙纹——逆行沙垄),并具有较高精度。     

清水冲刷粗化层极限冲深试验研究

本文在总结前人对粗化层极限冲深研究的前提下,结合室内模型试验,在清水冲刷条件下,提出了一个较为简单的冲刷深度计算公式,试验结果表明该公式精度较高。同时,考虑上游来沙情况下,建立了一个能够综合反应水流强度和上游来沙情况的冲刷深度计算公式,试验结果表明计算值与实测值吻合较好。     

不同人工植被分布条件下坡面水流动力学特性试验研究

基于一系列坡面流试验研究了人工植被条件下的坡面水流动力特性,即水深、流速、弗劳德数、雷诺数及阻力系数随不同植被分布条件、流量和坡度的变化规律。试验包括11°、13°、15°和18°等4种坡度,单宽流量为0.64-5.5L/s.m。试验结果表明,水动力学参数受植被分布影响显著,植被的阻水减速效果明显,阻力系数f随坡度以及弗劳德数增大而降低,阻力系数与雷诺数基本上呈幂函数负相关,随着坡度的增加,其相关性减弱。通过引入植被分布特征角及坡面水流参数,建立了植被坡面水流阻力达西系数计算方法。     

陡坡河道透过性坝阻水效应及沿程水深预测方法

透过性坝是一种泥石流防治工程措施。对于少沙陡坡河道,透过性坝主要发挥其阻水功能。本文开展概化模型试验,研究陡坡河道透过性坝的阻水效应。在不同坝体透水率与上游流量下,测量透过性坝上游自由出流区、坝前壅水区和下游水流充分发展区的水深。建立了上游自由出流区与下游水流充分发展区的水深预测模型。基于能量方程,提出了坝前壅水区沿程水深计算模型与壅水区长度预测方法。结果表明：坝体透水率和上游流量是影响坝前水深与壅水范围的两个关键参量。当透水率越小或/且上游流量越大,坝前水深越大,壅水范围越大。下游水流充分发展区水深主要与下泄流量和河道过流条件有关。采用本文30组试验数据对上游自由出流区水深、坝前壅水区长度与沿程水深及下游水流充分发展区水深的预测公式进行验证,结果表明公式可准确预测上述三个区域的水深及壅水长度。研究成果实现了透过性坝沿程水深、壅水区长度的准确预测,预测结果可为少沙陡坡河道中透过性坝的结构设计提供理论支撑。     

用高速摄影法研究近床区域的泥沙跃移运动

本文应用高速摄影法来拍摄记录明渠粗糙定床近床区域泥沙颗粒的运动,获得了近床区域内单颗粒泥沙在粗糙定床上跳跃高度的变化规律及其随机分布规律;同时。还获得了颗粒单步跃长的随机分布规律.应用上述成果,推出了推移质浓度垂线分布关系.     

涡管在引水隧洞集石坑中应用的试验研究

结合现有涡管排沙的理论及实际工程成果，通过试验研究涡管应用于引水隧洞集石坑以提高集石率的可行性。试验结果表明，加涡管后集石坑的集石效果明显提高，满足了实际工程的需要。     

基于有效切应力下Meyer—Peter公式中的能坡修正

Meyer—Peter公式是基于大量的实验基础上，总结实验规律后提出的推移质计算公式，并在公式中加入了能坡修正系数一项。本文主要从有效切应力的角度，分析了Meyer—Peter公式中的能坡修正系数项，并对该能坡系数提出了理论上的分析。     

冲积河流自动调整的比例协调原理

在对最小方差理论进行验证和分析的基础上,提出了冲积河流自动高速的比较例协原理：各水力因子有着不同的权重或敏感性,当河流系统物理量发生改变时,各因子将按一定的比例去分担这种变化。运用比例协调原理,Ｌｅｏｐｏｌｄ公式可以从水流连续性方程直接导出。还导出新的河相关系式,与国内和欧症状野外实例测资料符合良好。