挟沙水流能量平衡问题的研究综述

从能量平衡的观点来研究泥沙的运动规律，是泥沙运动力学中的一个重要研究方向。本文总结了有关学者提出的挟沙水流的能量平衡方程，指出这些方程还存在一些缺陷。从而从这些有缺陷的能量平衡方程所得到的一些泥沙运动理论，如输沙强度、动床阻力等，就难免在理论上存在一定的不足。因而目前应加强挟沙水流的能量平衡方程的研究，才能促进泥沙运动理论的进一步发展。     

河流水团示踪试验数据分析的线性回归法

在示踪剂的一级反应速率常数Ｋ１及河流平均流速Ｖ均未知的条件下，将反映河流示踪试验中示踪浓度变化规律的解析表达式进行适当变化，得到二元线性方程。该方程的自变量和因变量中仅含有原始观测数据，线性常数中含有Ｋ１、Ｄ和Ｖ三个参数，故在通过最小二乘法求出线性方程中三个常数之后，即可求出三个参数的值     

基于最小能耗原理的稳定渠道断面形状

基于最小能耗原理,本文提出了一种稳定渠道断面设计的新方法。在构造稳定渠道断面形状求解的泛函极值问题的基础上,利用变分法推导出的稳定渠道断面为形式简单的圆弧形曲线。该圆弧形曲线形状实际上是将水力学中的水力最佳断面推广到考虑边坡稳定的情况。结合渠道阻力关系及临界起动切应力,可得到稳定渠道水力几何形态设计的方法。与其它形式的稳定断面形状比较显示,本文方法与Diplas和Vigilar的断面模型较为接近。同时验证结果表明,本文方法与实测资料相吻合。     

基于分形理论的流速及含沙量垂线分布规律研究

明渠水流的流速分布和含沙量垂线分布规律目前大多是利用现代流体力学的基本理论结合一些假设得到的近似解,因而寻求更具理论基础更能与实际相符的公式一直是学术界研究热点问题之一。本文利用分形理论中自相似分形的标度律,研究了流速垂线分布和含沙量垂线分布的局部与整体之间的自相似现象,从而得到了二维明渠垂线流速分布和含沙量分布的规律。结果表明,基于分形标度律可以得到指数流速分布公式、对数流速分布公式及其它形式的流速分布公式;同样,基于分形标度律也可以得到含沙量垂线分布的Laursen公式、Rouse公式及其它形式的含沙量分布公式。     

水位流量关系回归的优化研究

通过分析传统水位流量关系曲线拟合过程中存在的精度不高等问题，在此基础上提出了运用绝对残差绝对值和及相对残差绝对值和作为拟合准则，采用目标规划法搜索求解方程中的参数，直接拟合水位流量关系的方法．实例计算中既应用了传统的线性变换后利用最小二乘法求解的间接拟合方法，也应用了本文提出的公式作为拟合标准，利用单纯形搜索求解的直接拟合方法，对方程中的参数进行了确定，并对这些方法进行了对比分析，结果表明本文所提出的方法拟合精度明显优于传统方法．     

二维明渠流速分布公式的相互转换

描述二维明渠水流垂线流速分布主要有两种较为常用的公式,一是指数律,一是对数律。本文利用最小二乘方准则对这两种公式之间的相互转换进行了研究,得出指数律参数m与对数律参数C0 有如下关系:m=1/KC0-1     

基本河相关系指数的理论研究

对基本河相关系式中的指数确定进行了较为全面的理论研究.通过阻力方程和输沙方程的联合运用,根据最大熵原理得到流量的调整将由河宽和水深的调整来均等地承担.据此得到了基本河相关系式,其中河相关系指数是随水流强度变化的,并得到了具体的变化规律.该基本河相关系不但能概括以往研究成果,还将静平衡的临界河槽(河槽边界切应力处处等于边界泥沙起动切应力的河槽)的河相关系与动平衡状态的动床河槽的河相关系得到了有机的统一.     

均匀沙起动标准的探讨

首先根据前人研究成果,对描述泥沙起动状态的3类参数(即泥沙运动强度参数、水流运动强度参数和起动概率)进行了分析,指出起动概率是最基本的参数,其他参数可通过起动概率求得,而无因次输沙率是最实用的参数。分析得出对均匀沙以起动概率p=0.022 75作为起动标准是合适的,相应的无因次起动输沙率Φc=5.35×10-4,与以往的研究成果对比可知,该起动标准有一定精度。     

推移质输沙率公式的统一形式

对以往的各种推移质输沙率公式中的水流强度指标进行了综合、归纳 ,提出了统一的水流强度指标形式 ,并由此推导出推移质输沙率公式的统一形式 .利用 75 7组实测水槽资料对该统一形式中的系数进行了率定 ,并与其它几个推移质输沙率公式比较表明 ,该统一形式具有相当高的精度