金沙江堰塞湖溃决后淤积河段疏浚措施实验研究

2018年金沙江上游因强降雨发生大型山体滑坡形成堰塞湖,堰塞湖溃决后大量泥沙随溃坝洪水向下游输移,导致下游河道形态及水流特性突变。某规划电站尾水河段受该事件影响,床面淤积6~10 m。为保障该电站如期正常建设,针对尾水河段上下游3 km河道,开展动床物理模型试验研究,探索尾水河段设计水位恢复方案。河道演变分析表明,堰塞湖溃决后的第1年,工程河段河床单向显著冲刷;至2022年汛前,河道整体表现为上冲下淤,尤其弯道下游石滩显著生长发育。通过模型试验预测了工程河段2027年地形,届时河道床而仍较堰塞湖溃决前高1~6 m,需要采取疏浚措施才能保障规划电站尾水口水位降低至设计水位。为有效减小疏浚范围及疏浚量,详细分析了弯道下游新生石滩段的水沙特性及演变趋势,提出了下游先期局部疏浚,通过自然演变调整床面,再开展整体疏浚的整治方案。试验证明,该方案较直接疏浚方案缩短了疏浚长度,可减少约6.88万m3疏浚量。继续针对新方案开展淤积试验,由于上游电站已陆续建成使用,其拦蓄作用大幅减少了研究河段来沙量,在5个典型年的水沙作用下,研究河段床面整体保持相对稳定,仅尾水出口下游左侧呈现一定程度淤积,建议管理单位定期按需要进行必要的局部疏浚维护,以保障电站安全运行。

基于CT模拟机的治疗等中心计算程序的设计与实现

目的设计可移动式激光灯和CT扫描床的位置计算程序,用于确定放疗患者的治疗等中心。方法使用Spring Boot系统框架,设计治疗等中心计算程序(Therapy Iso-Center Calculation Program,TICP)。操作人员输入可移动式激光灯和CT扫描床的初始位置数据及计划位移数据,TICP能够自动计算治疗等中心对应激光灯和CT扫描床的最终位置。选取36组随机位移数据,使用模体对该程序进行准确性测试。结果TICP实现了治疗等中心对应位置的自动计算、历史记录查看、报表打印以及权限分配等功能。程序测试结果显示,左右(X)及腹背(Z)方向的偏差∆x和∆z均值分别为0.4和0.3 mm,头脚(Y)方向误差∆y≤1 mm;3个方向在偏差等级范围R_(a)内共有65组,R_(b)共有35组,R_(c)共有8组,不同方向上的平移误差等级差异均有统计学意义(P<0.05)。结论使用该程序可有效辅助CT模拟机下确定治疗等中心的工作,提高放疗工作效率。

小浪底水库运用对黄河下游河道水流阻力的影响

小浪底水库运用后,黄河下游河床冲刷粗化严重、水流阻力变化十分明显。为定量描述小浪底水库运用对水流阻力的影响,基于黄河下游水文站流速、河宽、床沙粒径、曼宁系数等实测数据分析,结合床面形态控制数理论及实测床面形态资料,建立了包含床面形态因子的动床阻力计算公式,计算精度得到了黄河下游水文站1508组实测数据的验证。分析计算表明:黄河下游床沙粒径上段粗、下段细的特征更加突出,高村以上游荡型河段沙垄发育、动床阻力增加明显;高村以下河段,河床冲刷粗化程度明显减少,动床阻力变化相对较小,但河槽断面趋于窄深,洪水期岸壁阻力增大明显。小浪底水库运用促进了黄河下游床面形态的发育,增大了各河段的水流阻力。

冲积河流平滩流量的确定方法研究

为了使小浪底水库尽可能泄放大流量冲刷黄河下游河道主槽,进一步改善悬河的形势,同时又不至于引起漫滩,造成滩区损失,很有必要尽可能准确地确定黄河下游河道的平滩流量。分析曼宁公式等方法无法用于计算冲积河流平滩流量的原因,采用充分利用河道沿程水文站、水位站、险工水尺及河道统测大断面测时水位资料推求大断面洪水位和流量涨率的方法,推算每年汛前河道大断面的平滩流量,具有实用、可靠和简单的优点。2020年汛期的实地测量结果显示,平滩流量预估误差为1%~6%,预估的结果和实际情况十分接近。尽可能结合水文站的流量过程,采用水位资料推算大断面的平滩流量,并且尽可能采用较大流量的资料,可以减少误差。

河流动床阻力影响参数分析及其计算研究

动床阻力计算对河流研究和工程问题解决十分重要。自20世纪中叶起利用现代水力学知识计算动床阻力的方法陆续出现,本文对现有成果进行了分析评述,并对经典的Einstein和钱宁等阻力计算方法进行剖析,发现基于水力半径分割假说建立的动床阻力算法,不适用于研究主要由悬移质输沙强度决定床面形态的水流阻力问题。为此,本文首先选取有代表性的基本物理量,同实测糙率值进行相关性分析,确定出主参数;通过数据分析确定水深和能坡的指数后,运用造床流量下床沙中值粒径公式计算河床比降;基于能坡I计算需体现河床比降主导影响的同时应考虑边岸局部水头损失作用的认识,给出能坡修正式,再引入能体现沙粒和含沙量对动床摩阻的影响的因子,建立了动床阻力计算新方法。大量实测资料验证结果表明,本文公式计算精度高,适用性强。

连续急弯对河段输沙能力的累积效应试验研究

连续急弯在天然河道中广泛存在,研究其水沙运动规律,对急弯河段河道整治及灾害防治具有重要的指导意义。针对黄河下游连续急弯河段,以非恒定流动床物理模型试验为基础,探讨了连续急弯对河段输沙能力的累积效应,结果表明:连续急弯造成额外的能量损失,在特定水沙条件下导致河道整体上呈淤积状态;连续急弯河段输沙能力沿程减弱,整体上呈现出流量越大输沙能力减弱幅度越大的特征;急弯的平面几何特征可用中心角(θ)和曲率半径与河宽之比(rc/B)的乘积表示;涨水阶段,弯道平面几何特征与输沙能力负相关;退水阶段,当漫滩流量接近平滩流量时,输沙能力在局部弯道稍有恢复,水流归槽后,弯道平面几何特征与输沙能力又恢复为负相关关系。

三峡蓄水后枝江-江口水道演变趋势初步分析

利用三峡蓄水后5年的观测资料,分析枝江江口河段航道条件的主要影响因素,在此基础上运用二维数学模型进行河床可动性研究。结果表明该河段河床可动性较强,洲滩以及河槽的冲刷变化将会导致枝江上浅区的水浅问题加剧,而枝江下浅区和江口浅区的碍航问题可以得到改善,同时冲刷将引起昌门溪枯水水位较大幅度的下降。

移动床生物膜法处理表面活性剂废水

采用混凝/水解/好氧移动床生物膜工艺处理表面活性剂废水,运行结果表明,该工艺对COD、BOD5、SS、LAS、TCC-TCS的平均去除率分别为92.7%、95.3%、91.3%、96.9%和100%,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的二级标准。

枢纽下游河床冲刷深度估算方法

根据沙量守恒原理,从宏观上建立了清水冲刷深度估算公式。公式涉及到床沙可悬百分数;推移质单宽率输沙量及其变化过程;冲刷过程中水流条件的变化;粗化层厚度及其级配等疑难问题。通过水槽试验和理论分析给出了这些问题的计算关系式,获得了冲刷深度估算方法。经试验资料检验,精度良好。

河型变化段河工动床模型设计方法研究

以模型相似原理为基础，结合黄河小浪底至花园口河段河道整治模型试验研究，对河型变化段河工动床模型设计方法进行了初步探索，提出了“分段设计、过渡处理”的设计方法，辩证地解决了同一模型具有不同河型河段的河工动床模型设计问题。

初论地表粗糙度

粗糙度是流体力学引进的一个重要参数,是现代地球表面各种物质流运动研究中不可或缺的一个重要概念。它在定床流动中曾获得巨大的成功,但在动床及所谓零位移较大的粗糙面上,表现出其局限性。文章在系统阐述了空气动力学意义上粗糙度概念的由来及其物理意义;在总结某些学科领域中粗糙度的应用成果基础上,发现对于定床,地表粗糙具有地表阻力系数特性,它比地表物体群落平均高度小一个量级;而对于动床,粗糙度则更具有阻力系数的特性,它与超出临界摩阻之值成正比;至于植被地表的粗糙度则近似于定床,但它要从零平面位移高度算起。因此,地表粗糙度概念的进一步完善应从地表阻力系数和实验研究入手,并加强自然界和室内实验室的观测和实验以获得相应系数的变化规律,最终解决粗糙度本身和流体力学相关的理论和实践问题。

堆积体作用下的河道最大冲刷深度

受地震、暴雨的影响,破碎的山体易发生滑坡、泥石流等,在河流岸边形成堆积体,改变了河道水流边界条件,在堆积体下游附近形成冲坑。本文通过动床水槽试验,研究了不同堆积体作用下的最大冲刷深度。结果表明,最大冲刷深度随流量、堆积体尺寸增大而增大。本文采用一些常见的丁坝、桥台最大冲深公式对试验成果进行了计算,但由于水流结构差异及公式适用范围限制,计算结果与实测值普遍相差较大。因此,本文参考丁坝、桥台冲刷深度计算的研究成果,充分考虑各影响因素作用,采用因次分析法,建立了堆积体作用下河道最大冲刷深度计算公式的基本形式,并根据实测资料拟合了公式参数。

潮汐河口支流建闸闸下淤积研究

潮汐河口建闸的关键问题是闸下淤积。在潮汐河口支流口门上建闸,其闸下淤积面貌主要取决于干流主槽的位置,这与在潮汐河口干流上建闸的闸下淤积问题有着本质上的差异。以钱塘江河口支流曹娥江口门建闸为例,应用河床演变分析、动床实体模型和现场冲淤试验预测了曹娥江大闸闸下淤积面貌和淤积速率,为曹娥江大闸的建设提供了科学依据。

新沂河海口控制工程闸下河道冲刷试验研究

新沂河海口控制工程深泓闸闸下泓道长约１．３ｋｍ，河床由淤积历时较长的淤泥质粘性土组成。试验中首先取原状土土样，通过水槽试验确定起动流速，据此选择模型沙和进行模型设计。试验表明，下游河道冲刷主要由过闸水流及河口跌水造成，其中，前者形成的冲刷坑为设计的控制条件。根据试验结果认为，对于新沂河海口控制工程这样流量大、河口潮位低的闸下泓道，冲刷是不可避免的，建议放弃海漫防冲的方法，改设板桩截墙。试验中采用的某些观点和方法，对于淤泥质粘土海岸地区河口段闸下冲刷研究具有一定的参考价值。

动床床面阻力公式的比较研究

选择了 2 1个有代表性的冲积河流动床床面阻力公式 ,利用近 10 0 0 0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已知单宽流量、能坡和泥沙粒径时 ,计算水深的精度。对水槽资料和天然河道资料分别给出了各公式的计算精度 ,可供有关泥沙研究人员参考。其中Peterson和Peterson公式是其中精度最高的公式。

河工动床模型试验的含沙量比尺

本文在评述目前关于含沙量比尺确定方法的基础上,指出前人采用sλ确定的含沙量比尺,不能满足水流挟沙相似条件。剖析所找的原因是相似分析时,采用了不能同时适用于原型和模型且简化成指数等于1的半经验水流挟沙力公式,推导过程中又引入系数比尺等于1的假定,并以不考虑紊动扩散作用影响的λω作为泥沙悬移相似条件。选用容重适中的模型沙所开展的试验论证结果表明,含沙量比尺的大小对河床变形相似有直接影响,该比尺小于1时河床变形与原型偏差较大,该比尺与淤积物干容重比尺相近时,模型同原型才较为相似。此外,文中还认为,目前确定含沙量比尺的办法最好是通过分别确定原型和模型水流挟沙力的途径来实现。

电站取水口复杂冲沙廊道系统运行方式优化的试验研究——以大渡河龙头石水电站为例

电站取水口复杂冲沙廊道系统的冲沙孔孔前漏斗范围往往随冲沙流量增加而增大,但相应地,冲沙孔与廊道连接过渡段的压力则迅速减小,并出现较大负压,简单的调度运行方式很难使压力特性及冲沙漏斗范围达到均佳,必须进行调度方式的优化研究才能达到两者均佳的目的。结合大渡河龙头石水电站取水口复杂冲沙廊道系统的模型试验,通过对复杂冲沙系统冲沙孔组合运行方式的优化调度研究,在不改变冲沙孔孔口尺寸及冲沙廊道系统布置方案的基础上,采用4#冲沙孔全开+3#冲沙孔局开1/2的运行方式使孔前冲沙漏斗、输沙管道压力特性达到了均佳的目标。研究成果对类似布置的取水口冲沙系统的运行方式拟定有重要工程价值和经济效益。

水下贴底射流及其对淤泥质床面冲刷实验研究

本文对水下圆截面贴底射流所产生的流速场及其对周围淤泥质床面的冲刷作用进行了实验研究，通过定床和动床两个系列的射流实验。

基于立体摄影技术的细沟与细沟水流参数测量

细沟和细沟水流参数的准确测量可为深化坡面土壤侵蚀过程研究提供重要理论依据。基于立体摄影测量技术，以坡度为15°和20°的黄土坡面为研究对象，采用人工模拟径流冲刷的方法，对比不同时刻坡面的高精度数字高程模型DEN，提出了动床条件下坡面细沟宽度、深度以及细沟水流宽度、深度的测量和计算方法，分析了2个坡度处理下坡面细沟形态、细沟水流特征及其变化规律，探讨了立体摄影测量技术与其他测量技术在细沟形态及径流特征参数测量方面的异同。结果表明：经过比例尺的校正，可以在垂直拍摄的立体摄影照片上直接准确测量细沟宽度和细沟水流宽度；运用内插法，立体摄影测量技术能较准确地测量细沟深度和细沟水流深度的实时动态变化。随坡长的增加，细沟深度逐渐增大，而细沟水流深度则无明显变化趋势；细沟宽度随坡长的增加呈先增大后减小的变化趋势，而细沟水流宽度逐渐减小；20°坡度下细沟宽度和深度的增加速率分别是15。坡度下的1．7倍和1．3倍；同20°坡度相比，15°坡度条件下的细沟水流的宽度增加了1．7％-13．1％，而2个试验坡度下的细沟水流深度无明显差异。

波浪潮流动床泥沙模型在工程泥沙研究中的应用

分析工程海域的自然条件 ,采用波浪潮流动床泥沙模型研究方法 ,研究工程海域泥沙输移规律 ,预报工程方案下引水渠的泥沙淤积。