悬移质颗粒级配整编系统的研发与应用

为了提高悬移质颗粒级配的计算效率、减轻人工计算工作量,本文利用面向对象语言中数据类型概念,从级配计算的层次结构出发,构建一种适用于泥沙颗粒级配计算整编的程序架构,将传统人工计算所需要面对的繁琐问题通过软件集成解决。该架构层次丰富、高度封装、扩展性强,能大幅度地提高工作效率,从而加快推动泥沙监测信息化的建设。

悬移质颗粒的运动方程求解

本文提出了悬移质颗粒运动方程的新解，相对于早期将由流体加速度引起的颗料运动速度Up划分为──水体速度u、通过静止水体的沉降速度ω、和偏移速度V三个部分的研究成果更为准确。由于施滞力可以用重力和比值|Up-u|／ω来表示，而使问题进一步简化，尽管E．G．Ho（1964）和Svendsenetal（1997）已经提出了层流条件下，颗粒运动的线性解，但本文提出了更进一步的定量分析解。

磨损模型对固液两相流泥沙磨损计算影响

黄河沿岸水流含有大量悬移质泥沙颗粒,极易对水轮机过流部件造成泥沙磨损。选择合适的磨损模型计算磨损深度具有重要意义。本研究采用四种磨损模型,在两种颗粒直径和两种流速条件下,对直角弯管固液两相流场进行数值模拟。通过对比计算所得的磨损深度与实验值,筛选出适用于黄河沿岸悬移质颗粒的磨损模型。结果表明:磨损区域主要位于上下游管道连接位置及下游圆周向90°、270°位置,大颗粒直径90°~270°磨损更加明显;综合来看,Tusla和Oka模型计算精度更高。大颗粒直径推荐使用Oka模型进行计算,其在兼顾计算精度的前提下,又因其模型中考虑了颗粒直径;小颗粒直径条件,推荐使用计算精度最高的Tusla模型来计算小颗粒磨损问题。本研究可为黄河沿岸水电站的固相两相流泥沙磨损计算提供模型选择参考。

排水管道内不同粒径沉积颗粒物冲刷率的分析与计算

为探究和量化在水流冲刷下,排水管道中不同粒径颗粒物冲刷沉积的过程,本文模拟排水管道内沉积颗粒的冲刷过程.冲刷过程中,粒径较小的悬移质颗粒(小于0.1 mm),在管道沿线取样测得水流中悬浮固体质量浓度(SS);粒径较大的推移质颗粒(0.1—2 mm),测得管道沿线不同位置沉积的颗粒质量.并建立两个数学模型分别计算排水管道内两类颗粒物的冲刷率.研究发现,悬移质颗粒,以水流中SS为依据,可计算出输送通量和冲刷率;推移质颗粒,以管道不同位置沉积下来的颗粒质量为依据,拟合出了管道中的沉积分布函数,是以e为底数的指数函数,可计算出冲刷量和冲刷率.模型计算出的冲刷率呈现出规律性:悬移质颗粒被冲刷成悬浮状态,随水流迁移过程中部分会再次沉积,使得悬移质颗粒的冲刷率从管道前段至中后段逐步降低,如初始沉积质量为100 g的0.045 mm悬移质颗粒,在0.30 m·s^(-1)的冲刷流速下,计算出管道前段冲刷率为78.94%,最终在管道后段降至13.89%;对于两类颗粒而言,颗粒物粒径越小,冲刷流速越大,初始沉积质量越小,冲刷率越高.

青岛市环胶州湾各河流输沙特征分析

通过对青岛市环胶州湾各河流上的水文站历年含沙量、输沙量资料分析计算,推求出各河流的入海输沙量,并对输沙特征进行分析评价,最后得出以下以下结论:(1)从空间分布来看,胶州湾河流输沙主要来自胶州湾西北部和东北部。(2)河流属中沙河流。河道上游多年平均含沙量和输沙模数均大于河道中下游。(3)输沙量年际变化较大,最大年输沙量是最小年输沙量的518.7倍,且年降水量较大时,年入海水量也较大,年输沙量也较大。(4)河流悬移质颗粒特征为河流从源头到河口,泥沙粒径是不断减小。

激光粒度分析仪分析上限粒径异常偏大的原因与控制

2010年长江委水文局正式启用激光粒度分析仪作为悬移质颗粒分析的主要方法后,通过当年成果与历史成果的对比发现,激光粒度分析仪分析的上限粒径变化较大,并有异常偏大的极端情况出现。通过对激光粒度分析仪试验数据和生产中出现上限粒径异常数据的分析研究,指出了激光粒度分析仪上限粒径较大变化的主要原因,探讨了对上限粒径的控制方法。

黄河悬移质多种光释光信号的顺流变化特征及对河流搬运过程和测年应用的启示

被测矿物在沉积埋藏前其光释光信号得以完全晒退是光释光测年的基本前提。探讨大型流域中水体细颗粒悬移质的光释光信号残余剂量变化对于理解河流搬运过程和沉积物释光测年具有重要意义。本研究以黄河干流和渭河共13个采样点水面以下约10 cm水深层位的细颗粒(4~11μm)悬移质为主体,分析了细颗粒混合矿物的多种红外光释光信号和石英矿物的蓝光释光信号等效剂量(D_(e))在洪水期和洪水期后以及不同河段的变化特征。结果表明,黄河上游和中游晋陕峡谷段不同类型的光释光信号D_(e)值始终保持较低水平(约50 Gy),随搬运距离的增加无明显变化;进入汾渭盆地段后,汾河和渭河等支流物质的汇入使得黄河干流原有的释光信号D_(e)值显著增加(由约50 Gy增长至约200 Gy),造成了中上游和下游河段的D_(e)值分异;黄河下游不同类型的光释光信号D_(e)值向下游方向均呈现指数型衰减趋势,各类释光信号D_(e)值衰减趋势的比对可指示沉积体系和搬运体系之间物质交换过程。从洪水期到洪水期后各采样点不同类型的释光信号D_(e)值出现显著衰减,两个时期的数据均表明物质来源及与源区距离是悬移质光释光信号D_(e)值变化的决定性因素。