不平衡输沙含沙量垂线分布研究

采用理论推导和数值计算的方法,进一步研究了不平衡输沙条件下的含沙量垂线分布,首次提出了非饱和泥沙通量的概念及其表达式,推导了不平衡输沙含沙量垂线分布的理论解,包括不平衡输沙含沙量垂线分布指数公式和幂函数公式,以及相应的底部含沙量确定方法。同时利用差分法求解剖面二维扩散方程,得到了不同参数的不平衡输沙含沙量垂线分布。其结果除少数误差稍大外,两种途径得出的含沙量垂线分布彼此符合良好。

沙质河道冲刷不平衡输沙机理及规律研究

通过动床水槽试验,观测沙波运动,揭示了湍流扫荡河床使表层床沙产生频发的群体起动冲刷现象。据此,提出了床沙交换及冲刷粗化分二个层次的物理模式;分析了冲刷时表层床沙粗化的必然性,确定了悬移质扩散过程中适于非均匀沙河床的新的近底边界条件。依据所建立的不平衡输沙立面二维数学模型,计算了大量不同情况下的含沙量扩散恢复过程,据此总结出了冲刷时含沙量恢复饱和系数α的预报公式及变化规律。

河流冲刷过程中表层床沙粗化对不平衡输沙的影响

在分析前人的不平衡输沙研究成果的基础上 ,针对非均匀沙河床 ,提出了床沙交换速率的新物理概念 ,计算研究了不同床沙交换速率时表层床沙的粗化过程及非均匀沙含沙量恢复饱和过程。研究表明 ,由于较细泥沙的冲刷率总大于较粗泥沙 ,因此在床面薄层内泥沙随冲刷迅速粗化 ,致使挟沙力降低 ,不平衡输沙距离较均匀沙情况大大延长。床沙交换速率愈慢 ,则冲刷距离愈长。

冲积河流长距离冲刷不平衡输沙过程初步研究

本文从悬移质扩散方程出发 ,研究冲积河流长距离冲刷不平衡输沙过程 .对于天然沙质河流 ,床沙均为非均匀沙 ,由于较细泥沙的冲刷率总大于较粗泥沙 ,因此在床面薄层内泥沙随冲刷迅速粗化 ,致使挟沙力降低 ,不平衡输沙距离比均匀沙情况大大延长 .文中同时提出了表层床沙粗化的概化计算模式及床沙交换速率计算公式 .床沙交换速率的大小是决定含沙量恢复饱和距离的重要因素 .本文对不同类型底部边界条件进行了计算比较 ,并与黄河下游的实际冲刷资料进行了对比 ,结果表明 ,应用梯度型底部边界条件 ,且在考虑表层床沙粗化中以作者提出的公式计算床沙交换速率 。

小北干流非恒定不平衡输沙模型

本文分析了1977年小北干流的两场洪水资料,计算了揭河底冲刷。对洪水采用非恒定流计算,对泥沙采用不平衡的输移方式计算,建立了数学模型,用7月6日的洪水率定系数和参数,然后预测8月3日的洪水,得到的计算结果比较令人满意。

含侧向入流一维不平衡输沙方程解法的改进

针对含侧向入流河段的水流泥沙运动特点,在传统方法的基础上给出了一种新的不平衡输沙方程的计算模式,进而建立了一维恒定不平衡输沙数学模型,并用于白鹤滩水库冲淤计算.比较两种不平衡输沙计算模式的结果表明,支流入汇口上下断面形态差别较小时,两种处理方法得到的河床变形基本一致;支流入汇口上下断面形态变化较为剧烈的河段,改进后处理方法的计算结果较好,且符合物理规律,而传统方法计算结果明显违背定性分析结果.

不平衡输沙计算中泥沙起悬量与沉降量的确定——以沉沙池为例

本文首先简要地回顾了泥沙起悬与沉降量确定的研究现状,然后通过引入泥沙扬动条件,根据近底水流中湍流脉动的随机特性,利用概率统计的方法确定泥沙的起悬与沉降量,以此来反映悬移泥沙在其运动底部边界上所发生的质量交换,最后用悬沙不平衡输移计算对此进行了验证。

流量沿程变化的不平衡输沙含沙量过程预报方法

本文从水沙运动机理出发,将简化的一维不平衡输沙模型与假定河道水量调节为线性水库式调节前提下推导出的河道流量沿程变化模型相结合,建立了冲积性河流含沙量过程预报模型。并利用花园口—夹河滩河段以及龙门—潼关河段水沙资料对模型的模拟效果进行了检验。结果表明,由于模型考虑了流量沿河道纵向上的变化,而使模型的模拟预报效果较单一的一维恒定均匀流不平衡输沙模型有明显改善,含沙量模拟预报效果较满意。

论黄河河道平衡输沙量临界阈值与黄土高原水土流失治理度

本文采用实测资料分析与理论分析相结合的方法,系统研究了黄河干流河道平衡输沙量临界阈值及其与黄土高原水土流失治理程度的关系,结果表明,黄河河道冲淤平衡输沙量临界阈值是随着不同时段来水来沙条件的变化而变化的。今后一个时期内,黄河上游宁蒙河段平衡输沙量临界阈值为0.4亿t/a左右;黄河中下游河道及河口平衡输沙量临界阈值为3亿t/a左右。通过水沙调控和河道整治等综合措施,未来将黄河上游宁蒙河段年输沙量控制在0.4亿t/a左右,可塑造与维持平滩流量约2000 m^3/s左右的输水输沙通道,宁蒙河段基本实现河道冲淤平衡;将黄河中下游河道及河口年输沙量控制在3亿t/a左右,则潼关高程可基本实现升降平衡,稳定在328 m左右,下游河道可塑造与维持平滩流量4000 m^3/s左右的中水河槽,基本实现河道冲淤平衡;河口基本实现海岸淤蚀平衡,保持流路相对稳定。黄土高原水土流失治理也存在达到一定程度后治理效果不显著的临界状态,表明黄土高原水土流失治理存在治理度,针对黄土高原水土流失治理各种措施减沙的临界阈值,本文提出未来通过科学调整黄土高原水土流失治理格局,将入黄年沙量控制在3亿t/a左右,达到黄土高原水土流失治理程度与黄河干流河道输沙的平衡,为未来黄土高原水土流失确定了治理目标。

平衡输沙条件下推移质级配

在考虑床面泥沙颗粒起动概率的基础上,提出了平衡输沙时确定推移质最大粒径的方法及计算公式,从理论上分析得到了泥沙颗粒起动无量纲临界切应力参数的最小值,对个别及少量起动分别为0.020和0.030,由此可计算出推移质最大粒径d_c,max,同时提出了计算推移质级配的方法及公式,该公式仅与床沙平均粒径d_m,床沙粒配百分数P_(0i),推移质最大粒径d_c,max及其所对应床沙级配的组数m有关,验证结果表明,计算结果与实测资料符合较好。

从二相流方程出发研究平衡输沙──扩散理论和泥沙扩散系数的讨论

根据力平衡原理研究泥沙浓度的垂向分布，参照湍流混合气体运动中组元间作用力的本构式的构成，给出了湍流二相流相间阻力的本构式，并由此推导了充分发展的明渠流动中泥沙浓度的垂向分布．以本文给出的泥沙力平衡方程为基础，引入某些近似可推导出沿用至今的（泥沙运动的）扩散理论所给出的方程．

非均匀沙不平衡输沙的理论研究

文中首先给出了由我们建立的床面泥沙交换理论导出的非均匀沙扩散方程的边界条件。建立了恢复饱和系数的表达式,包括了强平衡输沙和不平衡输沙两种情况。同时给出了泥沙在床面静止、滚动、跳跃与悬浮的概率方程和数值结果。引进了挟带分组泥沙的水量百分数,它是研究非均匀沙的重要概念和工具。进而论述不平衡输沙时总挟沙能力、挟沙能力级配及有效床沙级配的方程。证实了床沙质、冲泻质与全沙具有统一的挟沙能力。最后从理论上证明了在河道中粗细泥沙发生交换的现象。

泥沙数学模型近底边界条件Ⅰ:平衡输沙

床面泥沙的上扬是湍流猝发直接作用的结果．本文首先改进作者基于这一基本力学机理所构造的可自由冲刷床面泥沙上扬通量函数，然后利用输沙平衡时泥沙上扬与有效沉降通量相等之条件建立近底含沙量的理论模式．该理论与现有实验数据吻合甚好。

基于MATLAB的非均匀悬移质不平衡输沙计算

针对一维非均匀悬移质不平衡输沙数学模型中的明显淤积过程,应用MATLAB语言编制了计算程序,并采用泾惠渠实测水沙资料进行了算例演示。结果表明:程序计算值与实测值符合较好,模型能够满足实际工程要求。

关于推移质不平衡输沙问题

本文考虑到悬移质、推移质和床沙的相互交换,从沙量守恒原理出发,获得出了推移质泥沙连续方程及河床变形方程.该方程表明,推移质河床变形不仅与推移质本身不平衡输沙有关,而且还与悬移质非饱和输沙有关,推移质河床变形实质就是全沙河床变形.

关于非均匀沙悬移质不平衡输沙问题

本文从水流挟沙能力基本概念出发,根据非均匀沙悬沙与床沙交换的基本形式,导出了非均匀沙平衡及不平衡输沙时水流挟沙能力基本公式,进一步揭示了非均匀沙输沙机理.文中理论较完善,概念较清晰.公式简明.适用范围广.可用于一、二维泥沙数学模型.

泥沙数学模型近底边界条件Ⅱ:非平衡输沙

由基于湍流猝发的可自由冲刷床面泥沙上扬通量函数，直接构造床面可自由冲刷时近底含沙量Ｎｅｕｍａｎ边界条件．考虑刚性床面上泥沙不一定能得到充分补给之事实，给出相应的近底边界条件提法．应用扩散理论研究悬移质泥沙的非平衡输移．对典型的纯冲刷和纯淤积过程的数值模拟结果与控制条件下的水槽实验资料吻合良好．本文给出的近底边界条件具有健全的物理基础。

黄河下游河道整治与平衡输沙

提高河道输沙能力的基本途径是减少河床的阻力损失,且有与流量相适应的河湾曲率半径、窄深河槽和平整连续的护湾工程,以及各河湾之间流势的衔接配合,这将有利于稳定主槽和平衡输沙。比降是影响输沙能力的重要因素,黄河高村以下河道特别是艾山以下河道比降大幅度减小,必须相应缩窄河宽,才能达到与上游河段输沙能力一致。修建潜水丁坝,可减轻艾山以下小比降河段在非汛期的淤积。黄河水流的挟沙能力不仅与水力因素和泥沙粒径有关,而且随含沙量的增大而增大,具有多值关系和隐函数特性。

黄河非平衡输沙典型事例及其研究概述

非平衡输沙是河流泥沙运动的一个基本问题,特别象黄河这种多沙河流,非平衡输沙问题尤为突出。诸如"洪峰增值"、"驼峰"等现象,更是非平衡输沙的典型事例,一直引发世人的极大关注。本文简要总结了上述几个典型问题的前人研究成果及近几年开展的工作,认为含有极细沙的洪水在河槽中的演进,使得前期被粗化的河道阻力系数明显减小,后续洪水流速增大,与前方洪水发生叠加,形成了"洪峰增值"现象;"驼峰"河段的形成则主要是水沙条件不协调、黄河下游纵剖面影响及纵向长距离非平衡输沙造成的。

悬移质不平衡输沙水流挟沙能力

本文从悬移质挟沙能力的基本概念出发,推导出悬移质非均匀沙平衡输沙的挟沙能力及不平衡输沙的挟沙能力公式,这些公式进一步揭示了非均匀沙的输沙机理,全面地描述了各种河床组成在不同的来水来沙条件下的输沙规律,适用性广,计算简便。