明渠水流泥沙运动水深平均及力矩方程的理论和验证

首次提出了水流泥沙运动水深平均及其力矩方程的概念 ,并从理论上推导出这套方程组。提出水流泥沙运动力矩方程的目的有两个 ,一是在不增加空间维数的情况下可以有效地恢复水流泥沙因子沿水深分布信息 ,克服目前普遍使用的水深平均方程过多地忽略沿水深分布信息的缺点 ;二是增强模型的模拟能力。针对这两个目的是否能真正得到体现 ,分别从理论和实验室资料两个方面对新推导的力矩方程进行了全面的检验。理论验证结果表明 ,一维的力矩方程除了能模拟水深平均的流速和含沙量 ,还能够较好地模拟水流泥沙因子沿水深分布信息 ,这充分说明了一维力矩方程的二维特性。为了检验力矩方程的模拟能力 ,特别选取了一些极端的水流泥沙运动实验 ,如清水冲刷、点源加沙和深槽回淤等。模拟结果表明 ,力矩方程对于这些极端的水沙运动具有较好的模拟能力     

高含沙水流基本理论综述

对现有高含沙水流理论研究进行了回顾,着重从高含沙水流粘性系数、宾汉极限剪切力、泥沙沉速、流速分布、水流阻力和水流挟沙力等方面进行了成果综述,探讨了现有研究成果的不足和有待改进的地方.本文旨在对高含沙水流理论研究的现状有所认识,对进一步研究高含沙水流的特性具有一定指导意义.     

黄河下游河道冲淤平衡临界水流能量损失研究

从河流能量损失的角度入手,采用理论研究和资料分析相结合的手段,研究了黄河下游河道(花园口-利津)河流能量损失与河道冲淤的相关关系,研究结果表明:河流一般能量损失(如机械能损失、动能损失、势能损失)和动量损失与黄河下游河道年冲淤量之间不存在相关关系;而河流有用功损失、推移功损失与河道年冲淤量之间相关性不明显,但河流悬浮功损失与黄河下游河道年冲淤量之间存在较为明显的相关关系;维持黄河下游河道(花园口-利津)冲淤平衡的能量损失临界条件是水文年内河流悬浮功损失0.75亿J.当悬浮功损失大于此临界值,下游河道将发生淤积;小于此临界值,下游河道将发生冲刷.     

数字孪生流域模型研发若干问题思考

基于数字孪生具有物理实体、虚拟实体及二者连接的三维架构特点,分析了数字孪生流域中独立事件保真度在不同层级的衰减过程,提出了在目前技术水平下数字孪生流域的保真度约为0.80。探讨了提高数字孪生流域整体保真度的两条路径。以泥沙数学模型和土壤侵蚀模型为例,提出了模型研发方向。进而沿着提高模型精度和通用性以及软件标准化和可视化技术路线,具体阐述了如何开展水利专业模型研发,以提高整体保真度,支撑数字孪生流域建设。     

论维持黄河健康生命的关键技术与调控措施

随着流域来水来沙过程的大幅变化及人类活动的日趋剧烈,黄河发生了很大的变化,主要表现为：流域生态环境退化,水土流失严重,悬河加剧,功能性断流与水患并存,水质污染日益加剧。本文系统地分析了导致黄河健康恶化的因素,提出基于全流域综合调控的“临界控制论”,可作为维持黄河健康生命的理论基础,它包括黄河流域不同层次的临界指标体系和流域水沙资源优化配置的数学模型。构建黄河流域水沙调控体系是维持黄河健康生命的技术支撑,其主要功能是增水、减沙、调节水沙过程,按黄河现有的条件,下游河道塑造和维持中水河槽的平滩流量约为4000m^3／s左右。     

泥沙研究的进展与展望

通过对泥沙运动、河床演变、工程泥沙、泥沙模拟技术等领域近年取得的重要成果和发展动态的分析，认为我国泥沙研究水平总体处于国际领先地位。根据新形势对泥沙研究提出的新要求，提出了今后要加强泥沙基夺理论、河流健康与环境泥沙问题、泥沙资源化与优化配置、商业应用软件的开发等方面的研究。     

马来西亚沐胶电厂的冷却取水泥沙问题计算研究

为了保证马来西亚沐胶电厂的冷却取水安全,需要研究解决蓄水池的泥沙淤积、清淤频率、冷却水的泥沙含量和粒径,以及引水通道过流能力等一系列泥沙问题。本文首先采用基于非均匀不平衡输沙数学模型对蓄水池的泥沙淤积问题进行了研究,给出了淤积量、淤积沿程分布、冷却水的含沙量和泥沙粒径,对蓄水池清淤频率提出了建议。针对电厂冷却蓄水池引水通道Bedengan河道的过水能力不足问题,提出了以展宽为主和以挖深为主的两种改造方案,给出了改造后的Bedengan河道的断面形态、底标高、底宽等设计参数。研究成果解决了沐胶电厂的工程泥沙问题,对保障电厂运行和冷却用水安全有重要实际意义。     

河床变形方程的简化研究

通过分析,在假定河底含沙量与垂线平均含沙量的比值与垂线平均含沙量的函数关系式基础上,给出了简化的河床变形方程,该方程符合泥沙运动力学的基本理论.通过对新的河床变形方程的探讨,发现一般意义上的恢复饱和系数实际上是一个综合参数,而不再是河底含沙量与垂线平均含沙量的比值,可以取远小于1的值.     

黄河水沙过程调控与塑造下游中水河槽

随着黄河流域来水来沙过程的大幅变化及人类活动的加剧，黄河的健康状况日趋恶化。通过对黄河健康的内涵、维持黄河健康生命的理论与技术支撑、流域水沙资源优化配置数学模型、大型水利枢纽联合运用对黄河下游河道的减淤作用、塑造黄河下游河道中水河槽等方面的研究，提出了对黄河水沙调控体系的认识，并认为在目前实际的黄河水沙条件下，通过小浪底水库的调节，黄河下游河道经过5—8年的努力，是可以塑造出一个平滩流量为4000m^3／s左右的中水河槽的。     

小湾水电站施工期坝下游河道淤积及清淤研究

受漫湾水库泥沙淤积上延和小湾电站施工弃渣共同影响,小湾水电站施工期坝下游河道发生了严重淤积,水位明显抬升,影响河道行洪能力和电站出力.为了减轻河道淤积带来的不利影响,本文首先对小湾水电站坝下游河道淤积成因进行了分析,分离出了小湾电站施工弃渣和漫湾水库泥沙淤积上延对水位抬升的影响程度,提出了利用小湾水库蓄水后水力自然冲刷并结合工程清淤来降低水位的措施.