三峡工程施工通航水力学研究

 对有关科研成果和川江通航现状进行了综合分析,阐明了施工河段在三峡工程施工期间的河势变迁及其对相应通航水流条件的影响。认为正确处理施工与通航的矛盾以及河势的复杂变迁与适航水流条件的矛盾是解决好施工通航问题的关键。为此,必须对天然的和人工的水流边界、河滩进行整治,以达到流速纵、横向合理分布,降低流速和水面比降,消除局部碍航流态的目的,是形成适航水流条件和适航线路的重要举措。并明确指出,三峡工程施工通航建筑物体系能够满足设计要求。     

城市河流生态健康评价体系构建研究

在分析城市河流生态系统健康状况的基础上,概括了河流生态系统健康概念的含义,并从水安全、水生态、水经济3个方面构建了城市河流生态健康的递阶层次结构和评价指标体系,运用层次分析法对影响城市河流生态健康的各个指标进行权重计算和排序,得到了影响城市河流生态健康最主要的因素是非生物系统和生物系统,其中非生物系统又起主导作用,在非生物系统中河床基质、水岸交换力所占的权值又最大;在生物系统的结构、活力、恢复力3个指标中结构对城市河流生态健康的影响最大。     

箱形涵洞对河床水沙特性影响的试验研究

以漳河的穿河涵洞为对象,采用物理模型的方法,就3年一遇和50年一遇洪水工况时箱形涵洞所在河道的沿程水位、上下游各断面流速及其下游河床局部冲淤变形等问题进行了试验观测,探讨了箱形涵洞对河床水沙特性的影响。试验表明:在3年一遇和50年一遇洪水工况下,箱形涵洞对上游河床的壅水较少,最大壅水高度分别为0.57m和0.3m;涵洞上游各断面的平均流速较无涵洞时有所减小,且断面横向流速分布曲线更平坦。在迎水面出现了河中心流速较左右岸流速大的现象;在涵洞下游较远的CS8断面的平均流速分别为1.8m/s和3.7m/s,与无涵洞时相差不大;在3年一遇洪水工况下,箱形涵洞洞后能形成Fr=4.52的稳定水跃,使得箱形涵洞下游CS6断面的河床局部冲刷较少,其平均冲刷深度约为0.5m。由此可见,箱形涵洞具有较优的水力条件。     

江河堤防防洪能力的风险分析

江河堤防防洪能力可靠度,反映了堤防最高防洪水位与来流洪水位之间的数量关系。采 用随机变量的分析方法,对河道堤防的防洪能力进行风险分析,给出了河道防洪能力的可 靠度和风险度的定义、风险计算模式和计算方法。并以实例计算了某河段防洪能力的风险度 。     

河工模型试验目标水位突降时尾门水位的控制

针对河工模型试验过程中目标水位下降幅度过大时可能造成尾门开启过度、流速急剧增加,从而导致动床地形冲毁的现象,提出了一种尾门平稳过渡控制的方法。即在试验开始阶段,停止尾门调节器PID(proportion-integration-differentiation)控制模式,采用逐步开启尾门,直至模型水位接近目标水位后再自动转入PID调节模式。在试验过程中,目标水位降幅超过设定的正常幅度后,调节器自动将目标水位变化分解为按阶梯逐步下降的过程,阶梯的幅度和持续时间可以根据实际模型事先整定。将新方法应用到长江防洪模型供水系统,并嵌入到尾门PID调节系统中。试验表明采用这些方法后,能有效抑制目标水位降幅过大时造成尾门的超调,保证了尾门水位的平稳过渡,并且有效提高了尾门控制的平稳性和试验系统的可靠性;新方法使得水位调节平衡的时间有所增加,应根据模型的特性,选择适当的控制参数。     

重庆小南海枢纽运用后坝下游近坝段水位变化研究

为了分析小南海枢纽运用后坝下游近坝段河道水位的变化特性,基于物理模型试验和一维泥沙数学模型计算,研究了小南海枢纽运用初期和运用20 a末,不同特征流量条件下,坝下游近坝段河道水位的变化过程,以及引起水位变化的主要原因。研究表明:小南海枢纽运用后,坝下游约4 km河段范围内,水位较建坝前有不同程度下降,坝下游0.4 km处水位最大下降约1.47 m,出现在枢纽运用初期的枯水流量时;坝下游4 km以下河段水位,在枢纽运用初期下降甚少, 随着三峡水库运行年限增加,库区泥沙淤积增多,水位逐渐高出初期水位,在枢纽运用20 a末,坝下游8.2 km处水位较初期水位最大升高约0.6 m;引起坝下游近坝段河道水位变化的主要原因是施工期坝下游河床的开挖和三峡水库调度及泥沙淤积。     

南京河西水系引江冲污改善水环境方案研究

针对城市河道的水环境污染日益严重的问题,采用引水冲污方式,可提高河道的水环境净化能力,有效改善城市水环境。以南京市河西水系水质现状为例,建立了一维河网水量水质模型,根据从长江引水的线路、方式及规模,利用所建立的模型,分析了南京市河西水系各河流引水冲污改善水环境的效果。分析结果表明,引水冲污能使城市河道污染浓度快速下降,有效改善城市河道水环境。     

神经网络预测与模糊控制在河流模型水位控制中的应用

结合神经网络与模糊逻辑,提出了一种新的控制方法,解决了对于非线性、时变、时滞严重、难以建立精确数学模型的动态控制问题。并应用于河流模型水位控制中,取得了很好的控制效果     

考虑侧向出沙的河网非均匀沙输移

引水进入河网可快速地改善水质,同时也会造成泥沙淤积问题。水流在主干河道行进时将挟带泥沙向连通支流扩散,因而计算河网泥沙输移时应考虑侧向出沙问题。根据作者在杭州西部河网若干测站进行的全年实时水位-流量和逐日泥沙实测资料,建立了适用河网的对数型非均匀沙挟沙能力公式,进而结合侧向出流首次导出了考虑时变侧向出沙的河网非均匀沙输移计算方法,据此改进了一维河网输沙微分方程和离散计算模式。经实测资料验证,计算与实测值符合良好。对杭州西部河网进行的输沙计算显示,侧向出沙约占淤积总量的11%,这意味着河网模型不考虑侧向出沙会造成较大的误差。     

北京市转河生态修复评价

城市河流健康状况直接影响到人们的生活质量,因此其修复问题也越来越受到关注。研究通过对修复后的转河进行实地调查,共选择10个调查样点,以气味、流速比、水深比、河岸的坡度、坡长、河宽、河岸材质、河床材质、植物种类和盖度、底栖生物的多样性指数、防洪功能、公众满意程度、可亲水度为评价指标,并结合权重分析法和专家打分法确定各指标的权重,对转河的修复效果作出评价。经分析得出转河的综合评价得分为2.75,属中上等水平。其中,上游河段评分较高,修复措施完善,河流生态功能和社会功能基本恢复;下游河段评分较低,主要是受地形影响,河流两岸仍是竖直硬质护岸,阻隔河水交换,进而影响河流水质和生物多样性的恢复。