黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型：Ⅰ—模型方程与数值方法

黄河下游冲淤变形剧烈，其平面二维泥沙数学模型的研究与开发是一个极其复杂的难题，在学术与工程实践上都具有重要意义。本文构建起具有通用性的黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型。在该模型中：采用修正的河床变形方程；克服了以往数学模型计算中取饱和恢复系数小于1的缺陷；引入了符合黄河下游河道水沙特点的水流挟沙力和河床糙率计算等公式。在数值方法上：采用边界拟合坐标，对水流连续性方程与动量方程采用交错网格上的ADI方法进行离散求解，对泥沙连续性方程则采用控制容积法进行离散。     

泥沙起动流速的随机分析

泥沙起动流速是河流泥沙动力学基本概念之一,对泥沙运动及河床冲淤变形研究有着重要意义.天然河流中的泥沙运动多处在紊流状态下,其影响因素极其复杂,具有显著的随机性.本文在总结前人研究成果的基础上,从流体力学层面论述了以作用于泥沙颗粒上的局部流速表示泥沙起动流速的合理性,进一步拓展分析,指出了以往公式的不足,给出了以局部点流速表示的包括散粒体与粘性颗粒在内的全沙起动流速公式,继而与各家公式作了对比;基于随机理论,给出了泥沙普遍动、少量动、个别动的判据,并将均值流速概率化,扩展了泥沙颗粒起动的范围与认知.     

黄河与辽河河道整治对比分析

黄河、辽河两条河流都具有多沙冲积性、宽浅散乱的游荡型河段、局部河段呈地上河以及洪水暴涨暴落和防洪任务重等共性,整治目的也基本相同,因此采取的整治方案、整治措施也具有类似性。     

黄河高含沙洪水"揭河底"冲刷研究现状

对目前黄河高含沙洪水“揭河底”冲刷研究的现状进行了系统的总结与分析,认为：在目前黄河水量显著减少、河道淤积萎缩日趋严重的形势下,开展高含沙洪水“揭河底”冲刷机理研究,不但具有重要的学术价值,而且还具有重要的工程应用价值和巨大的社会经济效益;该课题是国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题,其成果对丰富河流泥沙动力学的研究内容,加深对高含沙洪水特殊造床机理的认识,完善黄河等多泥沙河流的综合治理方略和防洪工程的安全措施等具有重大意义。要使本项研究取得突破性的进展,必须采用实测资料分析、模型试验、理论分析和力学分析计算相结合的方法,通过分析发生“揭河底”冲刷河段的来水来沙情况及“揭河底”冲刷过程中有关水文泥沙资料,建立清晰的“揭河底”过程的物理图形,并借助实体模型开展高含沙洪水“揭河底”机理的研究。     

河道整治在黄河下游防洪中的作用

介绍了河道整治的发展历史,并对河道整治前后黄河下游的防洪形势进行了对比,分析了河道整治在防洪中的作用:①改善了不利河势,缩小了主溜摆动范围,改善了河道平面形态,保证了滩区群众的生命财产安全;②河道整治使流路基本稳定,增强了对洪水的控制作用,改变了堤防冲决的威胁和临堤抢险的不利局面.     

堤防工程健康诊断技术初步研究

堤防工程健康诊断就是采取工程探测、检测或监测等手段获取堤防系统或单位堤段的基础诊断资料,通过构建堤防工程健康诊断指标体系,对堤防工程的健康状况进行诊断,包括专项诊断和综合诊断2个方面.从堤防病害及拟定堤防安全监测、检测和探测项目的角度出发,提出了堤防工程健康综合诊断的指标,堤防工程健康状况可划分为健康、亚健康、病变、危情4级.     

基于RBF神经网络的黄河含沙量测量数据融合研究

针对黄河含沙量高、泥沙时空分布不均和环境变化显著等特点,提出了采用电容式差压法来测量黄河含沙量,建立了基于RBF神经网络的含沙量测量的数学模型。将含沙量信息值与温度、深度和流速值作为RBF网络的输入,进行含沙量测量的反演和误差分析。试验结果表明,基于RBF的数据融合方法能够有效地消除环境影响,提高系统测量的精度和稳定性。     

丁坝在荷兰莱茵河航道整治中的作用

莱茵河航道整治中采取了修建对口丁坝、堰闸及河道疏浚、裁弯取直等多种工程措施,极大地改善了莱茵河的航运条件.其中对口丁坝发挥了重要作用,束窄河道、壅高水位、增加航运水深,同时保护河岸.系统介绍了荷兰莱茵河航道整治的历史和目前对口丁坝在航道整治中的作用,不仅可为国内河流航道整治提供参考,也可使从事多沙河流治理的科研工作者全面了解对口丁坝的应用情况.     

小浪底库区小范围管道排沙方式探讨

分析了小浪底库区管道排沙大范围清淤、高强度输沙清淤及坝前小范围清淤3种主要方式,认为:坝前小范围清淤方式技术难度低、可行性高,可以长期保持坝前5 km内不产生泥沙淤积;合理地进行系统操作,提高管道排沙系统效率,将会进一步降低清淤单价.     

体验·思索·发展

2003年3月,我作为访问学者被派往美国密西西比大学国家水科学与工程计算中心学习。该中心多年致力于河流泥沙输移、水污染治理、海洋水力学及水动力学等方面的数值模拟技术研究,具有雄厚的科研实力和较高技术水准。为期半年的国外考察、学习与合作经历,使我亲身体验了世界上最先进国家水利科研的新情况、新动态及他们的工作思路、工作环境,开阔了眼界。 本次与该中心的合作主要是利用CCHE2Dfvm Model,通过验算黄河“82·8”和“96·8”两场典型洪水在下游花园口至东坝头河段的演进情况,检验该模型所推荐的建模思路、数值方法、输水输沙模式、干湿点处理技术等在