都江堰枢纽推移质冲淤数学模拟

本文从岷江都江堰河段河床变形主要由卵石推移质引起这一特点出发,建立了一维卵石推移质河床冲淤变形的数学模型.模型中反映了顺直河段和弯道河段各自不同的冲淤变形横向分配规律、卵石推移带宽度、卵石推移质部份可动特点等对输沙的影响.初步探讨了水面曲线数值计算的收敛性和河床变形方程差分格式的稳定性.应用本文的数学模型计算了都江堰枢纽改建后的冲淤变形,数学模拟与物理模型实验结果吻合较好.     

山地小流域降雨及输沙过程的计算模型及其数值模拟

本文依据山地小流域产流及汇流特征，采用数理分析方法，探讨了其降雨强度，出口流量及输沙率随时间变化过程的数学表达关系，建立了从降雨至径流输沙的系统模型，经编程计算，模拟值与某小流域降雨和汇流资料吻合较好。     

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。     

支流水沙作用下干流床面冲淤特征试验研究

 通过一系列的水槽试验,研究了交汇角为30°时不同水沙条件下干流床面冲淤特性,获得了在支流有无来水、来沙时不同主支汇流比下的干流床面冲淤二维等值线图,初步揭示了干流床面冲淤随主支流量比及支流是否来沙的变化特性。研究成果对了解交汇区的冲淤变化及河床演变具有积极的作用。     

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。     

卵石河床清水冲刷粗化层破坏临界条件试验研究

针对山区卵石河道普遍存在的床面粗化层现象,进行了水流强度连续小幅增大的清水冲刷粗化层破坏试验研究,旨在探讨粗化层破坏与水流强度之间的临界关系.试验结果表明,水流强度的增大并不一定能破坏床面粗化层,只有当水流强度增大到一定程度时,粗化层才会破坏.对于本系列试验所用泥沙,只有床面切应力大于初始粗化床面切应力的1.2倍,粗化层才会破坏.粗化层床面结构对粗化床面切应力有着重要的影响.