90°支流入汇区域时均流速分布特征试验研究

通过多组次水槽试验,应用声速多普勒测速仪研究入汇角为90°时,不同汇流比水流条件下支流入汇区域及其附近的水面比降变化和时均流速分布特征。试验表明,入汇口上游的干支流水面坡降取决于干支流相互顶托影响,而入汇口处及其下游合流掺混区水面坡降随干流流量增大而增大,随汇流比增大而有所减小。不同位置垂线时均流速分布主要受主支汇流比和水流流态的双重影响,随着汇流比的增大,入汇口上游断面时均流速逐渐减小,而入汇口下游断面产生了明显的高、低流速带,形成回流分离区。

鄱阳湖五河入湖水沙通量及典型断面形态变化特性分析

五河入湖水沙通量及河道形态变化对五河尾闾演变、湖区低枯水位、江湖关系等研究有重要意义。以1956—2018年实测资料为基础,利用Mann-Kendall检验法和河道特征对五河入湖水沙通量、典型断面形态变化特性及其影响因素进行了研究。结果表明:①五河入湖径流量总体呈小幅度减小态势,2003—2018年五河入湖平均径流量较1956—2002年减小5.3%;②除饶河外,入湖泥沙通量均有不同幅度的减小,其中赣江和信江大幅度减小,2003年后分别减少约72.3%和52.6%;③五河典型断面形态2014年前变化较大,断面多呈锯齿状;随后逐渐恢复正常;④水利枢纽工程、水土保持工程和人工采砂是影响五河入湖泥沙通量和河道形态的主要人为因素。

三峡工程蓄水前后进出库水沙特性及径流量时间序列变化周期分析

选取长江上游干、支流主要水文站为代表站,根据水文泥沙观测资料,对三峡水库进出库水沙特性进行了较为系统的分析,对比分析各站三峡工程蓄水前后年径流量、年输沙量、年均含沙量等水沙特征值的变化特性。另外,运用小波分析的多分辨率功能,对朱沱、寸滩和宜昌站1950～2008年年径流量时间序列资料进行了多时间尺度分析。分析结果表明:三峡水库蓄水运用后,入库水量与多年平均值比变化不大,但来沙量明显偏少;在过去50多年的时间内,长江上游干流河段年径流量时间序列比较一致地以12年为主周期进行丰、枯变化,目前,长江上游来水仍处于相对偏枯的年份。

支流水沙作用下干流床面冲淤特征试验研究

通过一系列的水槽试验,研究了交汇角为30°时不同水沙条件下干流床面冲淤特性,获得了在支流有无来水、来沙时不同主支汇流比下的干流床面冲淤二维等值线图,初步揭示了干流床面冲淤随主支流量比及支流是否来沙的变化特性。研究成果对了解交汇区的冲淤变化及河床演变具有积极的作用。

主支汇流比对交汇区域水流脉动特性影响试验

通过多组次水槽试验,应用ADV研究入汇角为90°时不同汇流比水流条件下交汇区域的三维水流结构及其脉动特性。试验表明:支流汇入后,将对主流上游水面产生顶托影响,使得主支流水位不仅是各自流量的函数,还与主支流流量比大小有关。入汇口上游断面受影响范围很小,但下游断面受影响范围较大,越靠近入汇口一侧,受影响程度越大,影响范围接近入汇口下游收缩区外侧的剪切面。入汇口下游的主流边壁(靠近入汇口一侧)的分离区附近水流脉动强度和雷诺应力均较大,回流现象很明显,水面呈现极不规则的扭曲面。入汇口下游主流右侧(靠近分离区附近)在相对水深z*=0.2附近处,x和y方向的脉动强度易出现极大值。

入汇角为30°时交汇区水流结构试验研究

通过水槽试验,应用声速多普勒测速仪(ADV),研究了入汇角为30°时,支流斜接主流交汇区及其附近的三维水流结构,获得了不同主支汇流比下的三维流场及其脉动特性。试验表明:在交汇区三维流场中,产生了回流分离区,其中并伴随环流结构,大大改变了单一明渠中的流速分布及脉动特性。在入汇口下游主流右侧(入汇口一侧)水流脉动强度在z/h=0.2处易出现极大值,其形成机理还有待验证。

长江上游川江河道水沙输移特性分析

选取长江干流上游屏山、寸滩和宜昌及支流嘉陵江的北碚站、岷江的高场站等水文站为代表站,对比分析各站近期年径流量、年输沙量、年均含沙量等水沙特征值的变化特性。另外,依据宜昌站实测资料重点分析了川江沙卵石推移质的粒径组成情况及其输沙率年内变化过程。分析结果表明:长江上游川江河道含沙量较小,而输沙量较大,从金沙江下游屏山站至宜昌站,输沙量沿程增大,而含沙量则沿程有减有增,但主要是减小。川江沙质推移质输移集中在4-11月,其粒径在汛期的5(或6)月-8(或9)月,粒径先是变细,然后逐渐变粗。而卵石推移质集中在6-10月其粒径在汛期的5(或6)月-8(或9)月,粒径先是变粗,然后逐渐变细。

管网水力计算及其在给水工程中的应用

在管网规划布置及用水量已知的前提下,根据管网布置形式的不同,建立相应的数学模型,实现程序化,从而计算树状网和环状网的管道流量、管径、水头损失和节点水头值,以及水泵的扬程和水塔的高度等,为给水工程的设计提供了依据。

混凝土铰链排护岸应力变化特性及适应条件分析

混凝土铰链排是近年来出现的一种新的护岸技术,但对其护岸效果和适用条件的研究成果甚少。针对长江下游铜陵试验段中混凝土铰链排护岸工程,开展了2 a的应力应变现场监测工作,分析了各铰链的平均受力情况及最大受力状态,揭示了混凝土铰链排在沉排施工过程以及正常运行过程中的应力变化特性。应力监测成果表明,在混凝土铰链沉排过程中,最大受力为18.2~21.7 k Pa,铰链沉入江中长度越长,所受的应力也逐渐增大;在混凝土铰链排沉入江底后,受力情况基本稳定,受水流冲刷的影响不大;混凝土铰链排护岸的护岸体整体性较好,防护体本身结构不易发生破坏,再加之该护岸材料具有一定的柔性,能够适应防护体周边因水流淘刷引起的地形变化,但不宜应用于过陡的水下地形防护。

郭熙灵带队赴江西、安徽开展汛前检查

根据长江防汛抗旱总指挥部（简称长江防总）的工作安排，长江水利委员会（简称长江委）长江科学院院长、党委书记郭熙灵于2016年3月7～11日带领长江防总检查组一行6人赴江西、安徽开展汛前检查，

三峡工程运行对鄱阳湖水位影响试验

三峡工程运行改变了长江中下游水沙情势,影响了鄱阳湖湖区水位,造成了水资源利用、水质、湿地和生态等方面的新问题.实测日水位资料分析认为:湖区水位年内变化可分为低水、涨水、顶托倒灌和退水4个阶段;顶托倒灌阶段湖区水位基本由长江干流控制,另外3个阶段湖区水位受湖口流量和长江干流的共同影响,受影响程度与水位站位置、湖口流量和长江干流相互作用强弱有关;三峡工程运行没有改变鄱阳湖水位"高水湖相、低水河相"的基本特征,但对水位造成了一定影响.开展物理模型试验探索三峡工程运行对湖区水位的影响程度,结果表明:蓄水期三峡工程运行造成湖区水位降幅较大,枯水年都昌站平均(最大)降幅为0.94 m(2.58 m),枯水年湖区水面面积减小68%;增泄期会增加湖区水位,都昌水位最大增幅约1 m,平水年湖区面积增加约32%;枯水期三峡工程运行对鄱阳湖水位基本无影响.

卵石床面清水冲刷稳定形态及其水流结构试验研究

由于测试手段的局限性,对粗化稳定的水流结构,尤其是河床粗化层不断调整的水流结构变化研究较为缺乏。借用多普勒声速仪(Sontec-ADV)和尼康全站仪(Nikon-DTM),测试了不同水沙组合卵石床面,在清水冲刷条件下的稳定形态及其水流结构。试验表明:在相近的水流条件下,粗化稳定后粗颗粒在床面的暴露程度和排列位置受原始铺沙与前期粗化程度的影响。清水冲刷卵石推移质输沙过程、稳定形态及其相应的水流结构具有较强的相互作用关系。在一定的水沙、床面形态条件下,平均流速分布沿相对水深的变化可由单一的对数分布转变为S形曲线,且其流速极值转捩位置也受水沙及床面形态条件的影响。

坡面柔性植被阻水效应及其局部水头损失特性试验研究

基于系列坡面流试验,研究了柔性植被条件对坡面流水动力特性的影响。结果表明:由于植被阻水及水流混掺效应,不同区域的水流阻力产生机理存在着显著差异,在植被尾部和水跃段区域,局部水头损失系数与单宽流量的关系分别表现二次曲线特征及指数衰减趋势。此外,基于本试验的植被条件排列方式,以染色法测试坡面流表面流速,得出坡面流平均流速的修正系数约为α=0.23±0.02。

明渠水流交汇区流动特征试验研究

天然河流中存在着大量的主支交汇河流,在干支流交汇处,水流结构变得十分复杂。通过水槽试验,应用声速多普勒测速仪(ADV),观测了入汇角为30°时,支流斜接主流入汇型河道的三维水流结构。试验表明:入汇上游受支流顶托影响,产生一定的壅水,出现低速区,而对侧由于束水作用产生高速区。在入汇一侧下游较短的距离,产生回流现象,并形成分离区,而在下游一定范围内,靠支流入汇侧出现水流高速区,并形成二次流结构。交汇区水流流动主要有水流分离区、高流速带、低流速带及剪切面等。

黏性泥沙絮凝研究进展

黏性泥沙颗粒的絮凝特性表现出与粗颗粒泥沙迥异的物理及输移特性,因此黏性泥沙絮凝是河流海洋泥沙理论研究中的热点之一。总结了黏性泥沙絮凝在试验研究和数学模型方面的研究成果,介绍了最新的相关研究进展,并分析了现有研究中存在的问题。认为目前存在的主要问题有:(1)有关黏性泥沙的试验研究以单因素影响试验为主,缺少多因素影响研究;(2)对泥沙絮团的三维结构形态研究不足;(3)相关数学模型只能描述定性规律。今后应在黏性泥沙相似准则、多因素影响试验、絮团微观结构观测仪器开发、大尺度三维絮凝数值模拟等方面加强研究。

水流和电解质对黏性泥沙絮凝沉降影响试验

为探索河口海岸地区水流和盐度共同作用对黏性泥沙絮凝沉降的影响,以泥沙浓度和絮团粒径为参数,采用自制的同轴旋转双筒产生运动水流和外加电解质的方法,研究6个水流强度(0 s^(-1)、1.38 s^(-1)、2.54 s^(-1)、4.67 s^(-1)、7.19 s^(-1)、13.2 s^(-1)和20.3 s^(-1))和3种电解质(NaCl、CaCl_2、AlCl_3)作用下的黏性泥沙絮凝沉降过程。试验结果表明:1水流对黏性泥沙絮凝沉降的影响与其强度相关。低强度水流(水流强度小于4.67 s^(-1))表现为初期促进、中后期阻碍的规律;高强度水流则由于强水流剪切力和自上而下的紊动掺混作用始终起阻碍作用。2电解质的存在将分别增强和减弱高、低强度水流所起作用;相同浓度下,当阳离子化合价从+1价变成+3价时,水流的影响作用更明显,尤其体现在稳定段。

渐变河道水流结构及局部水头损失特性研究

河宽渐变是天然河道的普遍形态特征。运用声学多普勒流速仪(ADV)测量了渐变河道模型的水流结构。试验结果表明:渐变河道形态对水流结构影响明显,在渐缩段和渐扩段产生二次环流,前者影响效应大于后者,且方向相反。基于SMS水动力学模型对渐变河道水流特性进行了二维数值模拟,与实测值吻合较好,并计算分析了局部水头损失系数沿程的变化规律。

U形弯道水流试验及其数值模拟

弯道水流运动是河流动力学研究的基本问题之一,长期以来,其复杂的三维水流结构一直是研究者关注的重点。弯道水流在重力及离心力的共同作用下,形成弯道螺旋流,与顺直河道相比,具有特有的运动特性,主要表现在产生水面横比降、横向环流、流速重分布等方面。用声速多普勒流速仪(ADV),对室内U形弯道水流结构进行了详细的测量,分析表明弯道环流出现了较为明显的双涡二次流变化过程。此外,试验验证结果表明雷诺应力模型(RSM)能较好地模拟弯道环流双涡二次变化过程,为深入分析弯道水流特性及其对泥沙运动、河床演变等影响问题提供了科学方法。

库区交汇流河段泥沙淤积特性研究

库区交汇流河段的泥沙淤积是河流再造床过程的突出表现,也是影响水库正常运行的重要因素之一。为了研究其对水库正常运行的影响,在总结现有交汇区泥沙冲淤变化研究成果的基础上,以辽宁大凌河白石水库为研究对象,分析不同来沙量、交汇角、干支流洪水特征对不同位置的库区交汇流河段泥沙淤积特性的影响。研究表明,位于常年库区的交汇流河段,在来沙量、交汇角、干支流洪水遭遇几率相同的情况下,其淤积幅度远大于位于变动回水区的交汇流河段;白石水库常年库区的牤牛河交汇区淤积强度较大,交汇区干流纵向上形成凸起的沙坎;沙坎的淤积发展将会给水库的正常运用带来不利影响。

受支流入汇作用主河推移质运动演化特征试验研究

天然河流中存在着大量的主支交汇河流,在主支流相汇处,由于河相关系的变化,主支河流原有的水沙平衡状态被打破。通过一系列的水槽试验研究了交汇角为30°时支流来水、来沙对主流输沙特性的影响,获得了在支流有无来水、来沙时不同主支汇流比下的主河输沙率和累积输沙量随时间演化过程。试验表明:单一主河推移质呈“波”状输移,具有时空不连续性;支流仅来水时,由于无泥沙补给,交汇口及其下游会形成冲刷深槽,主流输沙率和输沙量强度在初始阶段很大,随着时间的推移,其值逐步衰减并趋于稳定;支流来水又来沙时,主河输沙特性与主支汇流比密切相关。