细颗粒对粗颗粒床沙质输沙率影响的初步研究

考虑高含沙紊流涡团中细颗粒絮凝形成网络结构对粗颗粒运动影响后 ,建立了粗颗粒悬移质泥沙的输沙率计算方法。该方法中包含的细颗粒影响项反映了流域因素对粗颗粒泥沙输沙的影响 ,证明细颗粒的影响是引起多沙河流中“多来多排”现象的一个重要因素。与黄河实测资料的对比表明 ,该计算方法能够反映高含沙紊流输沙时随流域细颗粒增多粗颗粒悬移质输沙率相对增大的现象 。

长江口床沙质与冲泻质划分的初步研究

作者采用拐点法、最大曲率法和从床沙质与冲泻质的造床性质区分的方法 ,利用 2 0 0 1年 7月份长江口的采样资料 ,对长江口的床沙质和冲泻质进行了初步划分 ,并且对比了几种方法的划分结果 ,得出拐点法的临界值为 1 0 4～ 1 0 9μm ,平均值为 2 41 μm ,标准偏差为 0 76,在悬沙级配曲线中小于该粒径的百分含量为1 6 4%～ 42 6% ,平均为 2 4 8% ;最大曲率法的临界粒径范围在 1 65～ 4 3 4μm之间 ,平均值为 1 2 5 μm ,标准偏差为 0 1 9,在悬沙级配曲线中小于该粒径的百分含量为 8 6%～ 1 6 8% ,平均为 1 1 4% ;从床沙质与冲泻质的造床性质区分结果为 1 65～ 2 4μm ,在悬沙级配曲线中小于该粒径组的百分含量约为 2 0 4%。

床沙质与冲泻质划分方法综述

对床沙质和冲泻质的划分方法进行综述,将前人方法分为三类:经验法、半经验半理论法及理论法。经验法以泥沙粒径为指标,又分为固定粒径法(如0.06mm和0.0625mm等)和级配曲线法(如D5和拐点法等)。半经验半理论法考虑了泥沙和水流属性,以悬浮指标法为代表。理论法包括有效悬浮功法和含沙浓度判别法,其中后者认为冲泻质存在饱和含沙浓度。经验法最为简便,应用最广;悬浮指标和有效悬浮功法由于考虑水流条件,结果相对符合实际;含沙浓度判别法虽然考虑因素最多,但限于公式复杂,目前应用较少。关于床沙质与冲泻质的分界粒径,还应进一步研究水流紊动和泥沙非均匀性等因素。

床沙质与冲泻质划分的新方法

从床沙质能与床沙交换而冲泻质不能与床沙交换这一定义出发 ,利用泥沙运动的起动和止动条件分析了床沙质与冲泻质划分的内在机理 .根据这一划分机理 ,在引入适当的泥沙起动和止动公式后 ,即可求出床沙质与冲泻质的分界粒径 .验证计算表明 ,此方法理论概念正确 ,计算结果合理 。

1998年以来黄河下游河道床沙质级配变化分析

黄河下游河道表层及深层床沙测验于 1998年汛前开始 ,具有较高的控制性及测验精度。通过对实测资料的系统分析 ,阐述了床沙级配的沿程及沿深度的变化特点 ,并首次利用床沙级配 ,从新的途径分析计算得出 1998年 5月～ 1999年10月d <0 .0 3 1mm、d =0 .0 3 1～ 0 .0 62mm和d >0 .0 62mm的淤积量分别占全沙淤积量的 2 8.7%、43 .6%和 2 7.7%。

床沙质与冲泻质的划分

为了研究大藤峡水库冲淤规律及泥沙冲淤对水库库容、水位、航道影响等问题， 对冲泻质与床沙质的划分，首先回顾了既往的床沙质冲泻质划分研究成果，采用钱宁法、自动悬浮理论等方法推求了红水河、郁江上几个测站床沙质冲泻质划分粒径， 进而推求了悬移质泥沙挟沙力公式。

固定沙质床面的空气动力学粗糙度

通过固定沙质床面的空气动力学粗糙度z0的风洞实验研究,结果表明,z0与沙粒粒径的关系为:z0=a1+b1D2ln(D),并非Bagnold的1/30定律,也不是其他研究者的z0与沙粒粒径D的固定关系。Bagnold的1/30定律仅对有限风速情况和非常狭窄的颗粒粒径范围有效。风也是影响空气动力学粗糙度的活跃因子。z0与沙粒粒径,z0与摩阻速度,z0与摩阻雷诺数之间的关系都与风速有关。类似于水利学粗糙度,将空气动力学粗糙度划分为空气动力学完全光滑区、过渡区和完全粗糙区三个区域。

水流的冲泻质输沙机理研究Ⅱ:实验研究及验证

本文介绍了水流的冲泻质输沙机理的水槽实验研究成果 .实验表明 ,冲泻质与床沙质的区别和转化不仅与水流强度、颗粒粒径有关 ,同时与细颗粒浓度密切相关 ,即水流输运冲泻质的能力不是无限的 ,当上游来沙中冲泻质细颗粒超过水流的最大输送能力后 ,冲泻质将落淤转化为床沙质 .根据理论分析和实验资料建立并率定了水流的冲泻质最大输沙能力计算公式及相应的冲泻质与床沙质分界转化条件 ,经天然河流大量实际资料验证 。

丹江口水利枢纽下游河道重建平衡过程分析

丹江口水利枢纽修建运行后,形成清水下泄,作为冲积型河流的下游河道将失去原有平衡。河流为了适应新的水文情势必重新建立平衡。自丹江口水库运行以来,下游河道的水沙变化,使泥沙运动和河道形态进行了新的调整。由清水下泄而引发的冲刷、下切、崩岸等河流造床活动,导致形成了新的抗冲层和与之相适应的新的河床坡降、过水断面等水力因素,使河槽的挟沙能力减低,以适应急剧减少的上游来沙量,使河道建立起新的平衡。

三峡水库运行后城汉河段会只淤不冲吗?——对“关于三峡工程对城陵矶防洪能力影响有关研究的讨论”的讨论

本文对“关于三峡工程对城陵矶防洪能力影响有关研究的讨论”一文进行回应和讨论。文中首先分析了城汉河段在一段时期淤积的机理,同时指出从近50年来该段并不是如文献[1]所说的只淤不冲,而是也发生了冲刷,其中1992年至1998年就冲刷0.868×108m3。冲刷的原因就是因为宜昌水文站年来沙减少了1×108t。更雄辩的事实是,在三峡水库蓄水后该段也发生了冲刷,这些说明文献[1]断言,三峡建成后在100年内城汉河段都处于淤积状态是完全不符合实际的。其次,指出文献[1]采用的分析方法在理论上根据不足,而且无法证明城汉河段长期淤积。本文接着从非均匀沙挟沙能力的理论,通过水量百分数调整、粗细泥沙交换、以及挟沙能力负荷等多方面论证了城汉河段在三峡水库蓄水后即会发生冲刷,而汉口以下在一些年以后也会发生冲刷,从而推翻了文献[1]的结论。最后本文在上述讨论的基础上质疑了文献[1]认为三峡建库对城陵矶防洪不利的观点。

输沙量法与地形法估算河道冲淤量的对比研究

以长江中游荆江新厂至监利河段实测水沙与河道地形资料为基础,采用输沙量法与地形法,分别估算了1987年6月至1991年5月该河段的河道冲淤量,并初步对比分析了2种方法的差异、适用性与关键影响参系数。计算分析表明:①采用输沙量法,假设床沙质冲泻质分界粒径为0.0625 mm,1987年6月1日至1991年5月31日新厂至监利河段河道淤积量为0.431 4亿t;采用地形法,假设平滩水位为34.0 m,1987年5-6月至1991年5月该河段的河道淤积量为0.4383亿t。2个估算结果非常接近。②影响输沙量法的关键参系数为床沙质冲泻质分界粒径与悬沙级配;影响地形法的关键参系数为平滩水位与泥沙干密度。③在河道冲淤基本平衡和造床条件下,合理确定床沙质冲泻质分界粒径(输沙量法)和平滩水位(地形法),输沙量法与地形法估算的河道冲淤量可以一致或接近;偏离冲淤平衡与造床条件越远,2种方法的估算结果差异越大。

三峡工程运行后长江中下游河道设计频率水文年泥沙模拟研究

三峡水库运行以来,长江水沙发生很大的变化,为今后泥沙模型计算与试验水文条件的仿真性提供保证和依据,统计分析了三峡水库建库以来长江中下游泥沙的变化情况,并针对泥沙模型计算与试验中常选取的频率水文年的泥沙问题,做了详细的分析与研究。提出了泥沙模型中设计频率水文年所要模拟的沙质泥沙部分的处理方法与途径,即床沙质的输沙率过程采用流量输沙率关系推求设计洪水对应的沙量过程。并出于工程安全的考虑,采用流量输沙率关系的下包线作为沙量过程确定的依据。该方法较好地反映了三峡水库蓄水后泥沙量减少条件下的频率水文年泥沙模拟实际情况。

全沙输沙公式的比较研究

选择了30个有代表性的全沙输沙强度计算公式,利用超过5000组水槽和天然河道实测资料,全面客观地比较了这些公式在天然均匀沙时的床沙质输沙浓度的计算精度。结果表明:Karim Kennedy,Engelund Hansen,Ackers White,Brownlie,Peterson Peterson,Basson,Yang,王士强等公式,是几个值得推荐使用的公式,可供有关泥沙研究人员参考。

黄河下游淤积物初期干密度观测与分析

收集了位山水库、东平湖和1983年熊贵枢等实测淤积物干密度资料共509个，并进行了泥沙颗粒级配分析。据此对美国垦务局公式、韩其为公式和三门峡潼关以上库区经验公式进行了检验，结果表明：三门峡潼关以上库区经验公式计算值与实测值相关方程为y=1.0725x，即计算值较实测值偏小7．25％；美国垦务局公式、韩其为公式计算值突出系统偏小。1958－1997年汛前、汛末两次实测深槽床沙质总计1750个断面次，并计算了各区段的各年汛前、汛的平均干密度。统计1982－1991年实测15个断面77个测点的滩地淤积物平均干密度为1.39t/m^3，用三门峡潼关以上库区经验公式计算平均值为1.30t/m^3，较实测值偏小6．5％，与回归方程偏小7．25％大体一致。相应深槽床沙质用三门峡潼关以上库区经验公式计算的干密度为1.55t/m^3，按偏小6．5％改正则为1.65t/m^3。床沙质干密度较滩地干密度偏大15．8％。按滩槽比7：3计算区段历年平均干密度，花园口以上或铁谢－花园口段为1.54t/m^3，花园口－－高村段为1.51t/m^3，花园口－－艾山段，艾山－利津段均为1.47t/m^3，利津以下为1.43t/m^3。

王士强输沙能力公式在黄河上的应用研究

探讨了王士强提出的输沙能力公式在黄河的应用问题 。在用实测资料检验过程中对计算方法作了少数修改 。检验结果表明该公式经修正后可以用于黄河干流和床沙组成较细的河流而不至引起大的误差；对粗、细泥沙的相互影响问题还需要进一步研究，使得该公式能适用于床沙组成较粗的河段或河流。

应用近景摄影法研究沙纹的移动

近景摄影能够在无干扰的条件下,精确地测定正在发育阶段的风成沙纹,以波动方式整体移动的平均移动速度VR(cm·min-1),和相应的沙纹波长L(cm)波高Δh(mm)及其平均值。同时,求得沙纹移动速度VR与局地风速VL之间的实验关系式为VR=1 58×(VL-5.5)0.67,沙纹移动是缓慢的,其数量级变化于10-1～101cm·min-1之间。沙纹波长与波高与直接测定值相当吻合。

黄河下游泥沙输沙率的预测

利用黄河利津站的精密水文泥沙测量结果对一些常用水流泥沙输沙率公式进行验证表明，ＶａｎＲｉｊｎ公式最适合于黄河泥沙输沙率的预测，对公式做部分校正则可以大大提高其预测能力。