南水北调安阳河段倒虹吸水沙二维数值模拟

南水北调中线总干渠与安阳河交叉的倒虹吸工程,将改变天然河道水流条件,为了使倒虹吸交叉工程布设既安全又经济,需进行平面二维水沙数值模型设计,对交叉河段进行分析。以河流泥沙动力学为基础,采用非均匀矩形网格及交替方向隐式差分逐行求解的AD I有限差分格式进行数学模型设计,依据历史洪水调查对模型进行调试,从洪水水位、流速、流态及冲淤变化等方面对数学模型计算结果与物理模型试验结果进行比较及验证;采用水边线上切向、法向流速为零的方法确定水边线,采用水边界全区自动跟踪的方法进行动边界处理,改善了有限差分法不能较好地模拟不规则岸线的不足。

黄河下游滩区土地利用与水利工程管理决策评价体系

黄河下游滩区是黄河下游河道管理的重点和难点之一,在实施黄河下游河道有关政策和管理决策时,须统筹考虑工程管理、洪水风险和土地利用等问题。项目组为解决土地开发利用与防洪及工程管理矛盾突出的现实需求,创新性地将运筹学、河流泥沙动力学、地理信息学、系统动力学、管理学等有机交叉融合,通过实况调查、数据采集、数值模拟、实证分析等手段,构建了“水利工程管理-洪水风险防范-经济社会发展”多目标决策评价体系,揭示了水利工程管理、洪水风险影响、土地综合利用的多因素耦合机理,对黄河下游滩区土地利用方向及其可开发性等进行综合评价,为实现黄河滩区防洪安全与高质量发展共赢提供了强有力的科技支撑。

河口水动力与河床形态关系的研究

按造床流量的定义,分别对潮汐河口各种频率的涨、落潮输沙大小进行了对比计算,得出包括年平均迳流的年平均落潮流量的造床作用为最大,故以落潮流量作为河口的造床流量较合理。潮汐河口可分为一般河口和有涌潮的河口两种类型,一般河口的断面特征取决于平均落潮流量和平均含沙量。而有涌潮的河口,其河宽决定于平均涨潮流量,相应的水深、纵向河宽放宽率、河床比降则与涨、落潮流量和含沙量都有关。为此本文建立了一系列河口动力与河床形态间的经验河相关系式,对浙江省的五条主要河口的断面特征(半潮面积、河宽、水深)、宽深比、纵向河宽放宽率、面积放大率、纵向河床底坡、弯道特征均进行了验证,其平均误差在10%以内,90%点据误差小于20%,其中断面与落潮流量关系式经一定的转换后,表明许多稳定河口的断面面积即为临界起动流速所要求的断面。

小浪底水库拦沙期黄河引水对河道泥沙输移影响机理探讨

影响河道泥沙输移效率的因素众多,如水沙协调性、泥沙组成、引水规模、河道形态等。引水对河道泥沙输移会造成增淤或减淤,其增减淤量随水沙条件、分流比、河道边界等因素而变化,本文从黄河泥沙输移规律出发,探讨了不同水沙和冲淤条件下,引水规模对黄河冲积性河道泥沙冲淤调整的影响,量化了增(减)淤判数与分流比、泥沙输移比之间的关系。成果对黄河引水方案的科学制定及引水工程的运行调度具有参考价值。

水库下游冲刷河道最低通航水位确定方法

水库下游河道水位受出库流量及河床冲刷两方面的影响,天然河流设计最低通航水位计算方法不再适用。本文利用水库下游河床的渐进性调整原理,提出通过分析河段水位下降趋势、河床冲刷趋势及数学模型,量化水库下游冲刷河段枯期同流量下水位随蓄水时间变化的方法,在此基础上由河段设计通航流量推求其设计最低通航水位。用此方法推求三峡水库下游沙市-监利站未来某时期设计最低通航水位,对比数模成果及实测成果,结果显示本文提出的方法能较全面的确定枢纽下游冲刷河道的设计最低通航水位,方法适用性强,结果合理。

长江口三角洲演变与陆海水力要素量化关系

为了研究河口水下三角洲演变与流域和海域水力要素量化关系,以长江口水下三角洲为例,分析流域入海水量、沙量、含沙量和海平面变化对三角洲演变的影响。结果表明:近期(1950-2011年)流域入海水量变化不大,沙量为阶梯性锐减,含沙量自1985年开始为减小趋势,海平面为阶梯性增加趋势;1985-2000年水下三角洲经历了淤涨和冲刷交替变化,其中1997-2000年的淤涨为流域入海水量增加所致,2000-2009年期间呈现持续冲刷趋势;建立了三角洲演变与流域和海域水力要素关系曲线,流域入海水量、沙量和含沙量的增加有利于三角洲面积淤涨,海平面上升则使得三角洲表现侵蚀;流域入海水力要素变化对三角洲淤涨的影响大于海域,尤其是水量的影响,即三角洲演变过程中流域入海水力要素的影响占主导作用。