南水北调中线京石段闸门间歇关闭水力响应特性

为减小闸门关闭引发的水位壅高,以南水北调中线工程京石段磁河闸至沙河北闸之间的渠池为研究对象,构建一维明渠非恒定渐变流仿真模型,比较分次间歇关闸与一次连续关闸,以及不同闸门间歇方案对闸前壅水峰值、水力振荡稳定时间的影响。研究表明:分次间歇关闸可带来更低的闸前壅水水位和更短的水力振荡稳定时间;设置1次间歇相较于多次间歇可减小闸前壅水峰值,将间歇开始时刻设置在上游降水波即将传播至闸前的时刻、设置间歇时长略小于关闸总时间的1/2均可有效降低闸前壅水峰值,缩短稳定时间。闸门分次间歇关闭水力响应特性与水波运动规律紧密关联,合理设置间歇有助于在应急调控阶段减少事故造成的影响。

平底抛物线形复合渠道水力最佳断面及实用经济断面统一设计方法

大中型渠道常采用平底抛物线形复合渠道断面形式进行设计,但任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道的湿周计算理论上无解析解,致使任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面及实用经济断面无统一设计方法。现有的文献,仅研究了给定幂律指数情况下的平底抛物线形复合渠道断面,并没进行全局范围内的研究。本文首先采用高斯超几何函数给出了任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道湿周的解析计算式,再以水面宽度与水深的比率、渠部底宽与水深的比率及水深为变量,利用拉格朗日乘数法建立了平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面求解方程;进一步根据实用经济断面与水力最佳断面的关系建立了平底抛物线形复合渠道的实用经济断面求解方程。本文不仅给出了全范围内连续变化的任意幂律指数的平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面及实用经济断面统一设计方法,直接计算公式及数据表格,而且得到了平底抛物线形复合渠道的水力最佳断面中的最优幂律指数为3,从而取得全局水力最佳断面。本文结果可供大中型渠道规划设计参考应用。

一种明渠梯形断面临界水深计算公式

本文应用面积和系数法提出了不规则梯形和等腰梯形渠道临界水深的直接计算式。该式概念清楚，形式简单又满足工程精度和范围的要求。适合在水力设计中应用。

抛物线类渠道水力最佳及实用经济断面统一设计方法

【目的】解决任意次抛物线形渠道湿周积分公式为不可积分而导致水力最佳及实用经济断面无解析解的问题。【方法】采用高斯超几何函数给出了任意次抛物线形渠道湿周的解析计算式,以水深、水面宽度为变量,用拉格朗日乘数法对该类渠道的水力最佳断面参数进行求解。【结果】得到了任意次抛物线类渠道的水力最佳断面参数求解方程,再根据实用经济断面与水力最佳断面的关系得到了任意次抛物线类渠道的实用经济断面参数求解方程。最后给出抛物线类渠道实用经济断面水面宽度与水深的比值的关系表。【结论】该方法易于设计任意次抛物线类水力最佳及实用经济断面,可供渠道规划设计参考应用,也为规范修订提供理论依据。

平底梯形明渠水跃共轭水深的直接计算法

本文根据明渠水跃方程，经数学推理的方法，导出了计算平底梯形明渠水跃共轭水深的直接计算公式，应用方便，精度也能保证。

蚁群算法在梯形明渠临界水深计算中的应用

一、引言 临界水深是判别明渠流态的一个重要指标，也是明渠水力学中基本水力要素之一。不同形式的过水断面，其临界水深的计算方法有所不同。在工程中，梯形断面临界水深hk的计算最常采用的计算方程是一元六次方程，通常采用试算法、图解法、近似公式法和迭代法计算，这些方法均具有计算量大、精度不高等缺点。因此，本文采用蚁群算法对梯形明渠临界水深进行计算。

梯形明渠流速分布及水位流速法流量测量分析

阐述验证了梯形明渠的垂线流速分布规律以及垂线均流速的平向分布规律;探讨了明渠截面流量测量的"水位流速法";基于典型明渠计算参数组合,开展了"水位流速法"流量测量,并通过与实地"面积流速法"流量测量对比分析,验证了"水位流速法"的检测准确性及适用性,对工程应用有参考价值。

渠道过水断面水力简捷计算

渠道过水断面水力简化计算方法，能较快获取渠底宽ｂ及渠水深ｈ值，可提高计算效率约１２倍。

明渠急变流的数学模型

本文所述一维流体数学模型，并不是采用能量守恒定律，而是建立在脉冲守恒定律的基础上。该数学模型的成果（Ｍａｃ－Ｃｏｒｍａｃｋ图表）极适合于处理非恒定的径流过程，其中考虑了非棱形输水道和网格间距可变的情况。本文叙述了借助于试验数据对理论计算进行的验证。

不同覆盖度下坡面流植被阻力特性研究

为深入研究植被覆盖下坡面流阻力规律,以植被覆盖下明渠水流植被阻力公式为基础,通过5个覆盖度、6个坡度和7个流量组合条件下的室内放水试验,结合理论分析,建立适应于坡面流的植被阻力模型。结果表明,植被阻力随等效覆盖度和等效水力半径的增加而增大,等效覆盖度对植被阻力的贡献率(0.106)小于明渠水流(0.167),而等效水力半径(0.5)和拖曳力系数(0.5)的贡献率与明渠水流(均为0.48)基本一致。植被阻力模型的NSE值高达0.84,为坡面流植被阻力计算奠定了一定的理论基础,可促进明渠水力学理论在坡面水流方面的扩展。

用PDF方程法分析悬沙垂线浓度分布

从颗粒运动的PDF(概率密度分布函数)输运方程出发,建立颗粒相的质量、动量和脉动速度二阶矩方程。对于明渠二维恒定均匀流,利用垂向动量方程导出了新的泥沙扩散方程,表明颗粒脉动强度梯度、升力、重力沉降和紊动扩散都影响悬沙运动,说明了传统扩散方程的不足。理论分析了水沙两相物理属性和水流条件对泥沙扩散系数和浓度分布特征的影响,并通过细颗粒试验资料的分析进行了定量研究。

沙垄阻力的理论分析与试验研究

本文将沙垄上的水流划分为三个区域,即迎水面边界层区、迎水面势流区及背水区。在此基础上通过边界层理论的分析,给出了沙粒阻力系数、形状阻力系数及平均流速的计算公式,并用作者及其它几家试验资料进行了验证,结果符合较好。

长渠系稳态恒定流解法与非恒定流解法差异及对控制方式的影响

明渠输水是大型调水工程的常用手段,其运行控制的目标状态由恒定流解法求得,其调节过渡过程的稳态却由非恒定流数值解法得到,两者之间的差异直接影响系统控制的精度以及过渡过程时间。以南水北调工程为仿真背景,定量分析两者的差异及形成机理,并且对这一差异在系统控制中的影响进行分析。

工程泥沙学概论

工程泥沙学的主要研究内容包括:泥沙特性、河流形态、沙质河床冲积河流的床面形态、明渠水力学以及河流动力学等。

溢流面水流参数的计算

在紊流边界层内，流速为对数分布假定的基础上，本文利用水流能量平衡方程计算紊流边界层沿流程发展的厚度从而推导出溢流面一些水流参数的计算公式。并通过结合实际工程计算后表明：利用本文公式计算得的沿程能量损失、水深、水面线、流速系数、鼻坎挑流水舌抛距等与实测资料吻合。可应用于实际工程中的水力学计算。

顺坡折坡水跃方程的评述与改进

推导顺坡水跃方程的两种基本假定， 实质上都是水跃区水面线直线化的处理． 在这样假定基础上， 本文近似地视折坡水跃为ｔｇθ′的顺坡水跃， 得到了试验资料［２］ 的验证．

绪论

苏联水电站,灌溉及排水系统、航运、工业和农业供水等巨大规模的建设,要求深刻地研究一系列的科学问题,其中包括明渠水力学。

阶梯明槽中溢流水舌过渡到撇流的预测

在阶梯明槽中可能出现两种性质不同的水流：小流量和平缓坡度上溢流水舌及大流量的撇流。给出了开始生成撇流的简单预报解析法。水舌冲击下游台阶的动量方向变化是本方法的基础。对分析的成果与现有试验资料进行了比较。开始生成撇流可表示为初始弗劳德数和水舌角度的关系。概括研究的成果，可以预测撇流的初始生成，并且还可以预测出上游一个台阶上的水舌的偏移危险。

汶川地震唐家山堰塞引流除险工程及溃坝洪水演进过程

本文介绍由汶川地震诱发的唐家山堰塞湖的风险分析、抢险工程措施以及除险效果.该堰塞体平均坝高105m,库容3.2亿m3,估计溃坝洪水洪峰至少可达48000m3/s以上,会对下游造成巨大灾难.为此,开挖了深13m、底宽8m的明渠,成功地实施了一次泄流除险工程.大坝以洪峰流量为6500m3/s的一次洪水过程下泄了1.6亿m3水量,残留库容仅0.897亿m3,堰塞体形成了底宽平均大于100m新河道,可以安全下泄200年一遇的洪水.唐家山堰塞湖除险工程的成功实施为今后处理同类自然灾害积累了宝贵的经验和科学资料.