黄土丘陵沟壑区小流域水沙侵蚀过程的情景模拟分析

在黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀水沙耦合数学模型基础上,以黄河中游典型流域岔巴沟流域为研究对象,根据工程水文学设计暴雨的方法生成各种假设暴雨过程,在固定下垫面不变的条件下,进行模拟计算并分析流域100年一遇、50年一遇和10年一遇设计暴雨的产流产沙效应。在几种不同的假设植被覆盖度下,分别模拟计算同一场典型暴雨在不同植被覆盖条件下的水沙侵蚀过程。模拟结果表明:1)根据岔巴沟流域100年一遇(P=0.01)、50年一遇(P=0.02)和10年一遇(P=0.1)设计暴雨3种情景下的水沙计算特征可知,100年一遇降雨(P=0.01)对应的洪峰流量和沙峰分别为805 m3/s和77.5万kg/s,50年一遇降雨(P=0.02)对应的洪峰流量和沙峰分别为595 m3/s和50.2万kg/s,10年一遇降雨(P=0.1)对应的洪峰流量和沙峰分别为108 m3/s和12.1万kg/s,根据以上计算结果可大致推断1970—2000年的绝大多数侵蚀观测场次的水沙重现期在10年一遇和50年一遇之间;2)该流域植被覆盖度的减水减沙效应显著,增加25%植被覆盖将减少水量73%和沙量84%,而减少25%的植被覆盖将增加29.9%的径流和18.6%的泥沙。不同降雨和植被覆盖条件下的水沙侵蚀过程情景模拟分析结果可为黄土高原丘陵沟壑区流域水土保持工程规划与设计提供依据。

堰塞坝溃决模拟研究综述与展望

堰塞坝几何形态、粒径级配和库容决定了其溃决机理的复杂性,而溃决过程的精细模拟和峰值流量的准确预测是应急处置的基础和关键。堰塞坝溃决过程与模拟技术是面向国家防灾减灾重大需求的前沿热点问题。在系统梳理国内外试验和数值模拟研究进展的基础上,指出以往试验研究坝体尺度小,足够大的库容基本未模拟,难以显示最终溃口形态;数学模型假设过多,物理机制不健全,均有待发展完善。提出了下阶段大尺度模型试验研究的方案与思路,重点阐明堰塞坝破坏机制与溃口演变完整规律,揭示溃口发展物理全过程。同时,建议开发能够模拟全场和溃决全过程的平面二维水沙耦合数学模型,摈弃长期以来对溃口流量、溃口形状、边坡坡度、残留坝体高程、溃决时间等的事先假设,而将其视为水沙床耦合数学模型数值解的一部分,以期提升堰塞坝溃决模拟水平和预测精度。

曹娥江出口船闸建设若干关键问题初探

为研究支流口门区船闸建设涉及的口门水流流态、泥沙淤积等关键问题,以浙江省钱塘江强涌潮河口支流曹娥江出口为例,采用实测资料分析、二维水沙耦合数学模型等方法初步研究了拟建船闸出口水域河床稳定性、引航道口门水流流态及泥沙淤积等问题。结果表明,船闸出口水域及口外引航道局部冲淤幅度较大,需对局部碍航段采取疏浚措施;闸下引航道水域横向流速满足通航要求的时间较短,需通过乘潮航行及船闸的优化调度提高通航频次,闸下引航道及口门区泥沙淤积较严重,需深入研究减淤措施。