河道水面线横断面测量偏角及河道弯曲的改正计算

介绍了天然河道水面线推求过程中横断面测量偏角及河道弯曲的改正计算。以往推求天然河道水面线时 ,由于受各种条件的制约和影响 ,很难使河道横断面方向与洪水流向垂直 ,把方位偏角直接用于流量系数的改正计算上 ,就可以纠正测量偏角造成的倾向性误差。因主河槽与边滩的水力特性有较大差异 ,在推求水面线时不宜将主槽与边滩混在一起计算 ,通过河道弯曲改正的方法 。

水沙变化条件下不同边界弯曲河道演变特征研究

弯曲河道具有迂回曲折的外形和蜿蜒蠕动的动态特征,其形成、发展和演变是受多种因素综合影响的复杂过程。为研究水沙变化条件下弯曲河流的河道演变特征,采用自然模型法在室内水槽中塑造出相对自然的弯曲河道,设置有、无护岸措施两种工况进行模型试验。结果表明:在有护岸措施条件下,河道纵剖面上游段冲刷下切、下游段变化不大,河道整体比降呈减小趋势,河道深泓弯曲度减小,其演变响应特性对含沙量的变化更敏感;在无护岸措施条件下,河道滩槽演变调整作用较强,纵剖面呈整体式下切,且下游段纵剖面下切幅度较上游段大,河道深泓弯曲度逐渐增大,其演变响应特性对流量的变化更敏感。弯曲河道发生演变的实质是变化的水沙条件与河道形态调整之间相互适应的过程,演变的最终趋势是河道的形态结构与水沙条件达到相互协调的平衡状态。

基于遥感技术的弯曲河道桥区航道通航适宜性评价

为解决传统的弯曲河道桥区航道通航适宜性评价方法存在的只能筛选但不能规避重叠因素及实测航道尺度偏低等问题,提出一种基于遥感技术的弯曲河道桥区航道通航适宜性评价方法:对航道遥感图像的亮度进行分析获取航道特征图像,依据特征图像的范围方差,选择稀疏图像并进行融合,得到弯曲河道桥区航道的显著图;对基础地质、工程地质和水文地质等条件进行分析,筛选规避重叠因素,选取适用于弯曲河道桥区航道通航的适宜性评价指标;综合考虑水流条件、河床地形、桥梁结构、航道尺度等因素,建立通航适宜性评价体系,完成基于遥感技术的弯曲河道桥区航道通航适宜性评价方法设计。

三峡工程运行后水库下游弯曲河道演变规律

三峡工程运行后水库下游河道水沙过程发生较大改变,引起弯曲型河道演变规律调整,对河势稳定、防洪安全等可能产生不利影响。基于实测资料分析了三峡工程运行后水库河道下游典型弯道演变规律及其主要动因。结果表明,三峡工程运行后水库下游典型弯道段均出现“切滩”,其主要原因是进入各河段的泥沙尤其是细颗粒沙量大幅减少;而下荆江绝大多数弯道段出现“撇弯”的主要原因为月均径流量过程变异系数较大、弯道段本身弯曲半径较小。随着长江上游干支流梯级水库陆续运行,预计水库下游各河段月均径流量过程变异系数将继续增大,将可能引起目前未发生“撇弯”但弯曲半径相对较小的弯道段发生“撇弯”。

塔里木河下游弯曲河道形态特征及演变分析

塔里木河下游是典型的弯曲河道,自2000年起实施生态输水后,原本断流的河道开始间歇性过水,而输水对于河道形态的塑造及演变的影响有待研究。基于遥感影像解译与实测资料,识别河道边界并沿程提取170个弯道,分别从整体河道与弯道角度进行形态特征及演变规律研究。结果表明:塔里木河下游平面形态蜿蜒曲折,深泓线沿程波动起伏,横断面主要为抛物线形、梯形和倒三角形。河道演变特征为干流基本稳定,沟汊变化频繁。弯道包含简单弯道与复合弯道两种类型,迁移类型主要为延伸、收缩、展宽、缩窄、延伸与展宽/缩窄组合等6种方式,迁移速率随弯道曲率先增后减。

单侧滩地植被作用下的弯曲主槽二次流特性

为探讨单侧滩地植被对弯曲主槽二次流特性的影响,概化设计了无滩地植被与有单侧滩地植被的弯曲河道模型,利用声学多普勒流速仪(ADV)测得其主槽特征断面的瞬时流速。试验结果显示:在单式弯道中,主涡的形成完全由弯道离心力决定;但在试验复式弯道中,主涡的形成与滩槽水流交换密切相关。当相对水深为0.15时,与无滩地植被工况相比,在滩地植被横向宽度较小的弯顶附近和直线过渡段,二次流强度出现了较大衰减,但在滩地植被横向宽度较大的弯顶附近,二次流强度无明显差别。当相对水深增至0.35时,两种滩地条件下弯曲主槽各断面的二次流强度均有所增强,但单侧滩地植被条件下各断面的二次流强度均小于无滩地植被条件下的对应值。在有单侧滩地植被条件下,对于同一相对水深,上游滩地无植被的直线过渡段,二次流强度明显大于上游滩地覆有植被的直线过渡段的情况。在无滩地植被条件下,雷诺应力R vw等值线的“岛心”位置可以标示二次流主涡的旋转中心,而“岛心”处雷诺应力R vw的正负可以表征二次流主涡的旋转方向。在有单侧滩地植被条件下,断面中部的雷诺应力R vw等值线分布十分凌乱,并无上述规律,且其绝对值明显小于无滩地植被条件的对应值。

弯曲河道中水流运动的三维数值模拟

基于雷诺方程和有限体积法建立了描述弯道水流运动的三维数学模型,用室内物理模型试验进行验证,结果表明,该模型能够较好地模拟弯道内水流流速分布以及湍流特征。随后用该模型模拟了若干典型平面形态和床面形态的弯道水流运动。模拟结果表明:弯道中浅滩和深槽相间的地形起伏加剧了断面流速分布的不均匀性,同时使得水流动力轴线更加偏向凹岸,流速的沿程变化也较平整床面更为复杂;另外,与对称型河湾(正弦派生曲线型)相比,非对称河湾(Kinoshita派生曲线型)中在两弯顶中间存在较多的低流速区,有利于泥沙落淤,而对岸流速一般较大,形成河岸的快速崩退,这能够从一个侧面解释非对称河湾向下游方向整体的快速迁移。

弯曲河道纵向垂线平均流速平面分布的研究

本文以弯道水流运动方程作为分析的基础，根据弯道水流纵向流速沿垂线分布在凸岸区域眼从对数分布律，在四岸区域眼从抛物分布律，导出了分区域变自率动床弯道水流纵向垂线平均流速计算公式，并从理论上对河湾纵向垂线平均流速的横向分布和沿程变化规律进行了分析，同时给出了适用于定半经弯道的纵向垂线平均流速平面分布公式的简化形式。最后采用美国ＦａｌｌＲｉｖｅｒ野外水流观测资料对纵向垂线平均流速计算公式进行了验证计算，结果令人满意。

考虑河岸冲刷的弯曲河道水流及河床变形的数值模拟

本文将正交曲线坐标系下的平面二维水沙数学模型和粘性河岸的冲刷模型结合 ,用于模拟弯道内的水流运动、悬移质泥沙的输移、河床的纵向及横向变形 .用水槽试验资料验证了本文提出的水流模型 ,结果表明流速分布、水位等计算结果与实测值相当符合 .应用建立的水沙数学模型以及河岸冲刷模型 ,模拟了一概化弯道在持续清水冲刷下的主流线位置、断面形态、主槽比降的变化过程 。

弯曲河道内水深和流速平面分布的计算

本文在分析弯道切向垂线平均流速和水面超高的基础上,建立了弯曲河道内水深和切向垂线平均流速平面分布的计算公式.该公式比以往仅能给出流速沿径向分布的计算公式更为优越.文中对有关公式进行了实验验证,成果表明,计算值与实测值基本一致.

弯曲河道推移质输沙带的研究

本文建立了适用于弯曲程度不同时的河道泥沙起动流速公式，对环流非充分发展的、床面达到动平衡状态的弯曲河道推移质强烈输沙带进行了研究．导出了弯曲河道内强烈输沙带的曲线方程，经模型连续弯道内实测输沙带的位置和计算强烈输沙带曲线的比较，结果令人满意．

弯曲河道上桥梁通航净宽的计算方法探讨

在弯曲通航河流上修建桥梁,其通航净宽对船舶安全航行及桥梁结构安全具有重要的影响。利用水槽模型试验成果,结合已有研究结论和有关标准及规范,提出了弯曲通航河道桥区通航净宽的计算方法,供航道和桥梁设计参考。

溃坝波在弯曲河道中传播的二维数值模拟

为分析溃坝波在天然弯曲河道中传播的特点,建立了跟踪河道走向的正交曲线坐标系,并通过坐标变换、简化和水深积分推导出了曲线坐标系下的二维浅水方程.利用能较好地适应水流间断性质的Godunov差分格式,对控制方程在二维矩形区域上进行离散求解,模拟溃坝波在不同弯曲度弯道中的传播过程.结果表明,该模型能够简便、快速、有效地模拟弯道溃坝波的传播,河道的弯曲会对溃坝波传播的速度以及水面形态产生影响.

乌江峡谷型弯曲河道通航建筑物口门区通航条件试验研究

乌江属典型的山区峡谷型弯曲河道,洪峰量大、变幅大、设计水头高,使得通航建筑物的平面布置难度大,引航道口门区的通航条件较为复杂。以乌江主要枢纽为原型,建立峡谷型弯曲河道枢纽通航建筑物概化模型,研究不同引航道布置方式、尾水渠与下游河道的交汇角度对下游引航道口门区通航条件的影响程度,提出适宜的布置方式。

弯曲河道三维水流模型

本文给出了建立在弯道水流运动与方程基础上的弯曲河道三维水流模型。将水汽区域分为凸岸区城和凹岸区域后,分别采用摄动法对模型进行了求解。求解结果用野外观测资料进行了验证计算.结果较好。

弯曲河道横向摆动过程数值模拟研究进展

对弯曲河道横向摆动的模拟方法,包括经验解析模型、二维数值模拟以及三维数值模拟的最新研究进展进行了综述,并分析了其各自的优缺点及局限性,提出了一些尚待进一步研究的问题。

弯曲性分叉河道中污染物扩散性的初步研究

弯曲性分叉河道中水流特征复杂,对污染物扩散有很大影响。为了定量分析其水流特征对污染物扩散的影响,采用有限元方法求解弯曲性分叉河道中的污染物扩散数学模型,研究其中污染物扩散的状况。主要针对河道回流、绕流对污染物扩散的影响进行了详细数值模拟计算,并分别给出了可视化结果及平均的扩散距离。计算结果表明:边界层稍微减弱污染物的扩散,弯道分离使污染物扩散呈现多向扩散,而回流和绕流尾迹区使污染物很难扩散,从而有利于泄漏污染物的收集和集中治理。

弯曲型河道挟沙水流运动规律研究进展

弯道水流 (包括挟沙水流 )运动规律的研究 ,在水利工程学的许多领域中 ,占有重要的位置。本文着重对弯道水流水面横比降、横向环流、纵向垂线平均流速分布规律及弯道输沙特性研究进展进行了阐述分析 ,以便为生产科研方面服务。

乌江峡谷型弯曲河道通航建筑物整体布置分析

乌江是中国西部地区重要的水运通道,属典型的山区河流,平面形态弯曲,河床断面狭窄,使得通航建筑物的平面布置条件较为困难。根据乌江水电站的设计和科研资料,分析了乌江高水头、大泄量、狭窄弯曲河谷坝址河势对通航建筑物整体布置条件的影响,总结了乌江峡谷弯曲型河道通航建筑物布置的一般原则、通航建筑物与电站建筑物的相对关系、通航建筑物中间渠道的布置方式,可供类似工程参考。

Preissmann隐式格式在弯曲河道中的应用

对弯曲河道基于Preissmann格式的水流计算提出了可行的方法 ,进一步扩充了明渠一维非恒定流计算 (隐式 )程序包MYBC/Y1的功能 ,经长江江苏段内水流的实例计算 ,取得了较为理想的结果。