宽级配卵石推移质输移随机过程的分维研究

深入探讨、分析长江三峡工程上游河道宽级配卵石推移质输移特点及其随机过程，更清楚地认识三峡工程回水变动区河道泥沙运动规律是一个很重要的研究课题。本文应用70年代发展起来的现代数学手段分形（分维）几何学，R／S分析，对长江上游年来沙量过程进行分形特性分析，用R／S分析计算其分形维数，表明长江上游悬沙和推移质年沙量的分形维DH分别为1．321和1．378；赫斯特数H分别为0．679和0．622，均大于0．5，根据分形几何学，R／S分析原理，说明三峡工程上游来沙量发展过程发现为正相关，是具有持久记忆性，周期性的随机过程－分式布朗运动过程，长江上游沙量发展趋势有可能表现为：良性循环或恶性循环”两种，长江上游来沙量必须依靠持久的水土保持治理和水库群拦截，否则会出现恶性循环的可能，文中用分形几何学，R／S分析方法对宽级配卵石推移质输移实测随机过程进行计算，结果表明对测量时间间隔8－9分钟的采样，所获得的输沙率随机过程的分组数DH＝1．47（H＝0．53），接近马氏过程（DH＝1．5），测量时间间隔3分钟的采样，所获得的输沙率随机过程的分维数DH＝1．33（H＝0．67），为非马氏过程，表明过程具有持久记忆性和周期性。     

植被条件下坡面薄层水流动力学特性试验研究

基于系列坡面流试验,研究了植被条件对坡面流水动力特性的影响。结果表明:相同流量与坡度条件下,由于柔韧植被的阻水作用,光面条件下的流速远大于柔韧植被作用的流速,随着植被刚度及密度的增加,坡面流流速、弗劳德数呈现递减趋势。由于植被阻水及水流混掺效应,Darcy-Weisbath阻力系数基本随雷诺数增大而增大,而一般研究认为阻力系数随雷诺数的增大而减小,由此表明,坡面阻力系数与雷诺数并不存在单调的递增或递减关系,而与坡面糙度单元组成存在较强的依赖关系。     

泥石流浆体流变特性影响因素试验研究

采用安东帕第三代Physica MCR301流变仪对粒径在0.5mm以下的自配泥石流浆体进行测试,设置了不同黏粒含量的浆体在三种剪切模式下的试验,利用该仪器测定的结果分析研究了影响泥石流流变特性的因素。分析研究表明:在相同的剪切速率下,黏粒含量越多,浆体切应力越大。粗颗粒含量和黏粒含量的提升对切应力都有增加作用,在高浓度粗颗粒含量下,粗颗粒浓度对剪切应力的影响超过黏粒的贡献。剪切速率不变的情况下,剪切应力仍然持续增加,说明浆体结构存在随时间变化的震凝性。黏土性质对泥石流流变特性也会产生一定的影响。     

水流流速与泥沙起动概率关系研究

通过对泥沙颗粒在水流中的受力情况的分析,推导出泥沙处于临界起动状态时的近底水流流速。运用概率论的思想,建立其与泥沙起动概率的关系,并根据指数垂线平均流速公式将近底流速转变为容易测量的垂线平均流速,使得泥沙的起动概率可直接通过测量水流速度来确定,为泥沙起动的概率研究提供了一个很好的工具。     

粗化层破坏的试验研究和机理分析

本文选用粒径为0.05-25.0mm的天然沙,在长16m,宽0.3m,深0.4m的变坡玻璃水槽中进行了3种级配的14组次粗化层形成和连续破坏的试验。在前人研究基础上,根据试验观察和泥沙起动判别条件,将普动作为粗化层破坏的判别条件。在分析试验资料的基础上,初步探讨了粗化层破坏的机理,得到了粗化层破坏的初步水流条件,发现粗化层破坏流速与一般泥沙起动流速不同,粗化层越粗,破坏流速越大。     

三峡工程泥沙信息系统文档数据库的设计与实现

针对三峡工程泥沙科学和技术的大量资料和文献非结构化特征 ,设计文档数据库来维护和查询这些数据 .首先根据需求分析建立了实体关系模型 ,再将其转化成在Oracle环境下DBMS支持的关系模型 .在文档数据库前端应用程序开发过程中 ,运用了VB数据库最核心的对象群ADO2 6与Oracle8i对接 ,实现了用户通过友好的应用程序界面对Oracle数据库中各类文档资料的维护和查询 .在多用户C/S系统中测试表明 ,数据的完整性、安全性、并发性和整个系统的稳定性都能够较好地满足用户提出的要求 .     

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.     

山区河道粗颗粒床面垂线流速分布规律试验研究

粗颗粒床面普遍存在于山区河道中,在浅水条件下,水深与床面颗粒粒径的比值h/d较小,此时河道中水流垂线流速分布难以用传统的对数公式或对数补偿公式进行准确描述。在室内概化水槽中,利用玻璃珠及乒乓球模拟粗颗粒床沙,对不同h/d下的垂线流速分布规律进行了系统的试验研究。前人研究发现,不同淹没度（h/d）下的理论床面取值并不统一。考虑到工程应用方便,作者采用普通粗糙床面河道下的理论床面值,即y₀为0.2d。将试验测得数据进行无量纲化处理后与对数补偿公式计算得到的理论值对比,并率定公式中的系数B与尾流系数Π到最佳。结果表明：当h/d较小时,系数B随着h/d的增大减小,尾流系数Π随着h/d的增大而增大;而当h/d较大时,B与Π都趋于一个常数。最后,建立了适用于山区粗颗粒卵砾石泥沙河道的垂线流速分布公式,并将其与众多前人试验数据进行拟合检验。检验结果表明,作者提出的垂线流速分布公式具有较高的计算精度,同时对于普通粗糙床面河道,该公式也具有很好的适应性。     

悬移颗粒运动特征值的分形分布

运用随机分形动力学方法，导出了悬移颗粒运动特征值的理论分布，它们是稳定分布，包括正态分布和列维分布。后者具有分形性质，其动力学基础是分数阶发展方程，物理机制在于湍流猝发和湍流相干结构的分形特征。以Sumer和Deigaard等人的实验资料为例，给出了应用示例。结果表明：悬移颗粒运动轨迹的特征值大多数服从具有分形性质的列维分布。     

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.