黄河下游主槽恢复目标研究

维持黄河下游主槽断面良好的形态和大小对保障河道的排洪输沙功能至关重要,而平滩流量是一个能够综合反映主槽形态和大小的指示性因子.本文利用实测水文数据,分析了非漫滩情况下流量-流速关系,认为在非漫滩情况下,尽管平滩流量越大,洪水输沙效率越高,但当平滩流量大于5 000～5 500m3/s后,其单位水量的输沙能力增加甚微;而且,从与未来洪水相适应角度,下游平滩流量也不宜大于5 000m3/s,否则将降低其输沙效率.文章还分析了不同平滩流量对排泄设防大洪水的影响,认为平滩流量达4 000m3/s以上才可基本满足防御大洪水的要求,应作为平滩流量下限.基于此,文章建议将"平滩流量4 000～5 000m3/s作为黄河下游健康主槽的标准.进一步分析了下游汛期水量与主槽的响应关系,认为小浪底水库拦沙期结束前下游平滩流量恢复目标宜为4 000m3/s左右.     

河型自然分类的河流模糊等价矩阵聚类方法

任意一种河型的河流集合都足河流模糊集合,河型之间的关系为模糊关系,由此建立了冲积河流河型自然分类的河流模糊等价矩阵聚类方法.该方法应用了河型成因的输沙平衡程度理论假说和输沙平衡程度公式.利用黄河下游20年资料的计算结果表明,采用该方法可以有效地对冲积河流河型进行自然分类和预测.根据河型自然分类结果,对不同河型的输沙平衡程度数集合进行分析,可以揭示河型之间的本质联系与区别.     

黄河下游宽河段闸前微差爆破开槽冲刷成渠方法研究

在黄河下游宽河段,由于主流摆动,常造成引水口脱溜,导致引水不能正常进行。本文提出的微差爆破开槽冲刷成渠方法,是在湿滩的情况下,用微差爆破技术形成可以冲开的最小引槽,引水冲刷,最终形成闸前引水渠的成渠方法。本研究表明,爆破开槽冲刷成渠方法可以解决宽河段河道主流与闸门之间的引水渠畅通问题。爆破试验表明,控制微差爆破的最大爆破深度和一次最大引爆药量,可以有效地控制爆破引起的饱和土液化范围;用爆破技术可以在湿滩上形成成型的引槽,成型引槽的空槽状态可以保持20分钟左右,此后,爆破形成的槽壁泥沙压实层可以被返回的剩余超静空隙水压力冲散,由水和细沙组成的稀泥浆从槽壁涌出,形成“浆河”。试验和计算表明,爆破形成的引槽,存在细沙从槽壁压出回填入槽的特点,有利于快速冲刷形成引渠。     

美国基西米河生态修复工程的经验

美国佛罗里达州基西米河1962～1971年的河道渠化工程,将本来蜿蜒的天然河流变成了几段近似直线的人工运河,提高了河道的排洪能力,但同时也对河流生态环境造成了严重的负面影响。为了恢复河流原有的生态面貌,进行了一系列的生态修复试验,包括改变上游水库的运用方式,塑造具有季节性变化的来流条件;修建拦河坝,人为抬高水位以恢复两岸的湿地;回填被渠化的河道,恢复其自然蜿蜒状态。基西米的经验告诉我们,在利用渠化工程行洪时,不可忽视其对生态影响;通过恢复河道的自然水文水力条件进而重建其生态环境是有效措施。     

黄河水库－维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库－维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力、水流挟沙力、冲淤量的横向分配以及水流、泥沙控制方程的离散、求解等方面进行了探讨，用三门峡水库漳关以下库区１９７４～１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量、冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好。应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计算结果基本合理。     

具有 Riblets 边界面的粘弹性流体速度分布的实验研究

利用激光测速手段研究了明槽中 Riblets 边界上粘弹性流体流动的速度分布。实验证实，粘弹性流动在具有三角形的 Riblets 底边界时，其粘性底层与紊流核心区内的时均速度分布与窦国仁[1]提出的粘弹性流体速度分布的理论公式很接近。在过渡区，时均速度的理论值与实测值存在着一定程度的差别，这反映了 Riblets 的影响。根据试验值，文中用试错法对窦氏公式予以修正，用其表述在具有 Riblets 底边界时的粘弹性流动的时均速度分布。对于脉动速度，实验表明其最大强度出现在过渡区，且该区域较之具有光滑壁面的清水流动的范围为宽。实验还显示， Riblets 底边界存在的情况下，脉动速度与窦氏理论值是很接近的。理论预报值略高于实测值。     

金沙江下游梯级库群为核心的综合交通系统——系统构建及其微观动力特征

为加强梯级水库的综合作用,追求运输利益的最大化做到不同交通体系之间的无缝连接,配合水库的综合调度,基于综合交通系统理论提出了一套以通航枢纽作为集散中心地、配合中心地服务范围内的道路交通网络的水陆耦合集散交通系统。以金沙江下游准备建设的四个梯级水库所在区域为对象进行了模型应用,在区域经济增长率保持在7%的假设下,得到2015—2050年这一地区的航运交通影响范围和货运量、货运经济效益区间,发现在这一地区梯级水库的在区域交通经济中能起到很大作用,且这种影响随着梯级的完建增强。集散交通系统货运量及扩散面积与梯级水库日调度之间存在关系,水库调度对整个系统有脉冲式作用,累计影响货运扩散。将扩散面积随日调度逐渐变化的过程作为系统的微观特征,以一个符合运行标准的调度方案作为金沙江下游水陆耦合集散交通系统分别在建成两库和四库完建时的日尺度变化情景,基于集散交通系统微观尺度特征的脉冲微分系统如可获得渐近稳定解,此时的控制策略（即调度方案）是系统的最优脉冲收获策略,也即最有利于集散交通系统物资扩散的相对交通最优调度方案。所采用的调度方案不能使系统获得渐进稳定解,因此该方案还不是交通最优调度方案。     

对渭河下游是否已经达到冲淤平衡的分析

根据潼关高程抬升引起的渭河下游河道淤积的物理图形，提出了能够反映下游侵蚀基准面抬升影响的淤积平衡模型。通过对水文泥沙和河床冲淤资料的分析及平衡模型的分析计算，探讨了在河道淤积发展的不同阶段，各河段的不同淤积趋向，以及渭河下游在维持潼关高程不变的条件下河道的淤积发展趋向。结论认为，在潼关高程大致保持不变，且来水来沙没有大幅度改变的条件下，目前渭河下游累积淤积量已经接近或正在趋于淤积平衡。但是，如果发生高含沙大洪水，滩地将会产生较大的淤积。     

南水北调中线干渠闸前变水位运行方式探讨

针对天津分水口流量变化,应用两种闸门调度方式且将闸前水位控制在不同变化幅度内时,采用建立的南水北调中线电子渠道模型模拟计算了干渠中的水流过渡过程。结果显示,闸前水位自由波动时,由于动用了较多的调蓄库容,会导致水位波动幅度过大而影响干渠的安全平稳运行。对闸前水位变幅限制太小或阻止闸前水位变化时,会导致干渠水位长时间波动并影响到进入惠南庄前池的流量。考虑到渠道安全、缩减渠道水力过渡时间和尽量减小对末端前池水位的影响,初步推荐闸前水位变化幅度在±0.15 m范围内波动较为适宜。     

水库泥沙淤积滞后响应的理论模型

河床演变中普遍存在着滞后响应现象,而以往的水库泥沙研究对滞后响应现象很少考虑.本文在作者近期关于水库泥沙淤积滞后现象研究的基础上,从河床演变学的自动调整原理出发,建立了水库泥沙淤积滞后响应的理论模型.并以三门峡水库泥沙淤积为例,利用提出的理论模型分析了库区累计淤积量对流量加权平均坝前水位的响应、潼关高程对年入库水量的响应及水库末端比降对年平均坝前水位的响应,结果表明所建理论模型能够描述泥沙淤积的特征,为水库泥沙淤积的研究提供了一种新的方法.