安徽省河流泥沙时空分布变化特性研究

对省内5个地貌区的泥沙时空分布规律进行分析研究。结果表明:皖北平原区的主要输沙分布在淮河干流,并且淮河干流的含沙量和输沙量从上游到下游呈逐渐递增趋势;江淮丘陵区沙量一般;皖西山区含沙量和输沙模数都是最大的;沿江平原区含沙量不大,但由于径流量大,输沙量也很大;皖南山区植被良好,森林覆盖率高,含沙量和输沙模数是最小的;总体特点是年际变化大,沙量呈明显的减少趋势;年内分布主要集中在汛期。

山区河流浅水条件下漂石对河床响应与泥沙补给影响的试验研究

受暴雨洪水与滑坡、泥石流灾害的影响,山区河流床沙多为宽级配卵砾石泥沙,甚至出现较多的漂石,从而影响近底水流结构与推移质输移特性。基于野外漂石河流的调查,通过概化水槽试验,探讨了漂石颗粒对河床冲淤的影响;对比分析了不同水沙条件下漂石对推移质输沙率过程的影响;根据床面粗化程度与漂石状态相异的两种类型对比试验,探讨了漂石对不同水沙条件下推移质输沙率的影响程度。研究表明:随着漂石颗粒相对淹没度(h/D,平均水深与漂石有效直径之比)的减少,漂石对其尾部区域水流的混掺越加突出,从而对河床的冲刷能力变大;根据本试验采用的水沙参数,漂石对推移质输沙率的扩大效应为几倍至十几倍。

赣江中下游近60年水沙时空分布特征

基于赣江中下游4个代表水文站（吉安站、峡江站、樟树站、外洲站）60多年的水沙时间序列资料,分析了赣江中下游水沙时空分布特征,探讨了水库滞沙、人为采砂、水土保持等人类活动对径流、输沙特性的影响。结果表明：年径流量整体上呈微弱增加趋势,受万安水库运行的影响,1990年以后汛期径流量集中程度微弱降低;各站年输沙量在20世纪50~80年代没有明显变化趋势,进入90年代以后整体上呈逐渐降低趋势,1990年汛期输沙量降幅最为明显,各测站下降幅度大小与水文测站距水库的远近有关;降雨量是影响年径流量的主要因素,水土保持和水库滞沙是年输沙量急剧下降的主要因素,而万安水库的蓄水拦沙作用和人为采砂是影响近期水沙条件的主要因素。

近岸悬沙质量浓度垂向分布公式

为解决现有悬沙质量浓度分布公式积分难的问题,基于流速幂函数及摩阻流速推导出一个近岸流速垂向分布公式,并结合悬沙扩散方程推导出平衡状态下可有效避免Rouse公式在水表面为零的不合理性的悬沙质量浓度分布公式。近岸水文及泥沙实测资料验证分析结果表明:该流速、悬沙质量浓度分布公式具有较高的准确性;根据流速、悬沙质量浓度分布公式推导的悬沙输沙率公式可由初等函数表示,并能有效解决爱因斯坦方法积分难的问题。

人工植被变化对坡面流水沙运动的影响

基于室内坡面流试验,研究了人工植被分布变化对坡面水流及输沙特性的影响。试验采用PVC管模拟植被,通过改变管径、分布方式来模拟不同的植被分布情况,包括"细管整齐排列""细管错开排列""粗管错开排列"等植被分布方式。研究结果表明,植被分布变化对坡面流扰动程度影响显著,使得水流流速、流态差异很大;对有淤积情况下的坡面流输沙率、拦沙率影响显著,而对没有淤积情况下的坡面流输沙率影响较小。

都江堰河床质级配和推移质输沙率研究

以都江堰河段实测的河床质级配和卵石推移质资料为基础，经过分析计算得出：河床质代表粒径沿程的衰减符合倒数函数规律，卵石之间的碰撞破碎和磨损是该河段卵石沿程细化的重要因素。爱因斯坦推移质公式的计算结果与实测值基本一致，梅叶彼得公式计算的结果则明显偏小。在河流的涨水过程中，水流坡降变陡，挟沙能力增加，推移质输沙率加大。

清水冲刷不连续宽级配床面阻力特性及输沙规律试验研究(Ⅱ)——输沙规律

以天然河床中广泛存在的不连续宽级配床沙为例,开展了清水冲刷水槽试验研究。通过水槽试验对清水冲刷不连续宽级配床面推移质输沙率衰减规律、推移质级配及推移质输沙率的计算进行了分析与探讨,得到了清水冲刷不连续宽级配床面的一系列输沙规律,揭示了不连续宽级配床面与连续宽级配床面输沙规律的联系,为进一步认识不连续宽级配床沙提供了基础。

新疆沙尘暴研究进展

沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象,既是加速土地荒漠化的重要过程,又是土地荒漠化发展到一定程度的具体体现。新疆地处我国西北干旱、半干旱区,是我国荒漠化土地最多的省区,也是风沙危害最严重的地区之一。重点论述了新疆地区沙尘暴的若干研究进展,从6个方面对沙尘暴的形成及研究现状进行综述,即新疆沙尘暴气候背景、长期变化趋势、分布、沙漠近地层起沙输送机制、沙尘暴监测技术、沙漠大气边界层与陆面过程研究进展、沙尘暴数值预报模式优化及数值模拟研究;并论述了目前面临的问题及短板,提出了沙尘暴科学研究的未来展望。

宽级配非均匀推移质输沙率的实验研究

非均匀沙推移质输沙率是生产中的一个重要问题，由于测验困难，许多河流尚无系统的原型观测资料。目前计算非均匀推移质输沙率的公式相差较大，难以得到统一的结论。本文利用实验及实测资料分析推移质输沙率的脉动特性，用负幂律分布进行描述，表明具有一定的普遍性。

长江口潮流不对称时空分布特征

河口地区的潮流不对称特性对近岸的泥沙输运、地貌改变有着很大的影响。但由于长期且高频的流速或流量数据较难获取,潮流不对称特性的研究较少。利用二维水动力数学模型,模拟长江大通以下感潮河段1 a的动力过程,研究长江口潮流不对称的时空分布规律。结合非稳态调和方法和偏度方法,分析长江口涨落潮流速不对称和涨落憩历时不对称趋势,并进一步分析长江口的粗、细颗粒泥沙运动趋势。研究结果表明:落憩历时更短,有利于细颗粒泥沙向陆运动;径流对落潮流流速的增强作用导致长江口落潮流速大于涨潮流速,有利于粗颗粒泥沙向海运动。研究成果对于明确长江口泥沙运动趋势及潮流不对称的影响有一定参考价值。

动床沙粒阻力与底沙输移

本文在输沙实验的基础上,从研究水流结构着手,分析了水流和泥沙之间的相互作用关系,讨论了动床沙粒阻力和底沙输移规律.结果表明,动床沙粒阻力与输沙有关.本文还导得动平床情况下的流速分布公式、阻力公式和输沙率公式,使动床的水流运动和输沙过程得以联解.通过295组水槽实测资料详尽的验证,证明本文结果与实测资料是一致的.

龙口近岸海域潮流作用下悬浮泥沙时空分布特征及输运机制

根据2015年1月与2017年5月两期大潮期27小时海流连续同步观测及悬浮泥沙资料,利用Morlet小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,结合潮流场特征,分析了龙口湾海域悬浮泥沙的时空分布特征,研究了潮流作用下的悬沙输运机制.结果表明,平面上,悬沙浓度在龙口湾内较低,湾口、湾外海域的的悬沙浓度相对较高;垂向上,研究区整体表现为悬沙浓度由底层向表层递减.潮周期尺度上,悬浮泥沙浓度峰值较流速峰值存在0.5~2 h的时间滞后;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12~16 h尺度为主要周期.季节尺度上,1月悬沙浓度远远大于5月.研究区内单宽输沙通量为1.21~239.77 g·s^-1·m^-1,整体上悬沙通量呈现出湾口最高、湾外开阔海域其次、湾内最低的分布格局.平流输运项(T1+T2)在悬沙输移中占绝对优势,潮致余流在悬沙输运起主要作用.季节上,1月份单宽输沙通量远远高于5月份,整体呈现出夏季落淤储沙而冬季再悬浮输沙的季节性输运特征.湾外海域悬浮泥沙大致向SW、S向输运,屺坶岛以北海域沿W、SW向屺坶岛头输运,进入湾内后,悬浮泥沙的输运沿人工岛北侧和西侧分为两支.研究区内,在海流、地形等的综合作用下,整体表现为由渤海向莱州湾的净输沙趋势.

黄河流域产流侵蚀及其分布特性的变异

随着人类活动的加剧和气候变化,黄河流域水沙特性也发生了变化。为了解黄河流域产流和产沙的变化过程,通过引入区域径流深和区域输沙模数等参数,根据黄河流域主要水文站1950—2015年以来的实测水沙资料,利用Mann-Kendall统计检验法和水文量累积曲线法,深入研究黄河流域产流侵蚀过程和空间分布的变异特点。结果显示:黄河流域除唐乃亥站无明显趋势变化外,其他干流水文站和11条支流水文站的径流深和输沙模数大都以指数形式呈显著减少趋势,表明黄河流域产流产沙能力减弱。黄河上游水文站多年平均径流深和区域径流深较大,为主要产流区;中游水文站多年平均输沙模数和区域输沙模数较大,为主要产沙区;下游多年平均区域径流深和输沙模数均为负值,为水沙主要消耗区。黄河流域水沙异源现象仍然存在,但有减弱趋势。

黄河口挑河河口悬沙分布与输移特征研究

基于实测资料对黄河废弃河道挑河河口段的悬沙分布及输移特点进行了研究。结果表明:挑河河口段悬沙浓度与潮流流速正相关,风浪作用则导致悬沙质量浓度大大提高;在空间尺度上悬沙浓度呈河口高、河道上游低的特点;挑河河口附近,涨潮流输沙明显占优势,向河道内侧,悬沙输移率有所降低,且逐渐转变为落潮输沙占优势。结合河口外侧海域冲淤演变趋势以及悬沙输运动力机制,认为河口段河道总体处于弱淤积状态,而风浪作用可以加速河道淤积。本研究可为挑河的河口演变和航道整治等提供参考。

洞庭湖泥沙输移和淤积分布特性研究

洞庭湖泥沙淤积问题影响到长江及洞庭湖防洪、水资源、水生态环境等方面,在前人对洞庭湖总体淤积研究的基础上,研究洞庭湖内部各分区泥沙输移及淤积分布规律,对洞庭湖分区域综合治理方案制定具有实际指导意义。通过对洞庭湖各分区实测水文泥沙资料及地形资料的分析统计,发现:自20世纪50年代以来,洞庭湖的泥沙淤积呈逐渐减少的趋势;三峡水库运行后,洞庭湖的年淤积量不足运行前的10%,而且西洞庭湖萎缩已处于晚期,泥沙淤积已大大减少,区域内的淤积不再以湖泊为主,而是以洪道为主。三峡水库运行后,东、南洞庭湖在未考虑区间来沙的条件下,出现汛期淤积、非汛期冲刷现象。

苏北岸外辐射潮流沙脊群东沙浅滩沉积速率空间分布特征

江苏岸外发育典型的辐射状沙脊群,沙脊群的地貌与沉积变化是海岸海洋动力地貌研究的热点领域。东沙是辐射沙脊群的重要组成部分,2012年在东沙浅滩采集了18个柱状岩心,利用210 Pb方法分析了柱状岩心沉积物210Pb比活度,计算获得了东沙地区10个站位的平均沉积速率。东沙地区平均沉积速率有"西部边缘低、东部边缘高"和"南北高、中间低"的空间分布特点。辐射沙洲东沙附近地形格局和潮流对沉积速率有至关重要的影响。

夏季潮流作用下龙口湾海域悬浮泥沙时空变化特征及其输运机制

根据龙口湾海域海流、悬浮泥沙等实测资料,利用Morlet小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,分析了研究区悬浮泥沙浓度时空分布特征和变化规律,并探讨了悬浮泥沙的输运机制。研究结果表明,平面分布上,研究区的悬浮泥沙分布呈现人工岛外悬沙浓度大于岛内水道海域的分布特征;垂向上,各站位平均含沙量由底层向表层逐层递减,特征明显。悬浮泥沙浓度在潮周期的变化较为复杂,各站位悬浮泥沙浓度在单日内一般出现2~4次峰值;悬浮泥沙浓度峰值往往滞后于流速峰值0.5~2 h;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12~16 h尺度为主要周期。研究区单宽输沙通量主要介于2.64~24.68 gs-1m-1;整体上呈现人工岛外海域悬沙通量高于人工岛内的平面分布格局。悬浮泥沙输运方向与潮致余流方向基本一致;受余流、地形、悬沙浓度等影响,各个输沙分项对输沙率的贡献相差较大,平流输运在悬沙输移中占绝对优势,其次为垂向净环流输沙。

Einstein床沙质输移理论的再研究——关于粗颗粒床沙质输沙率的计算

本文讨论了H.Rouse泥沙浓度分布公式的数学性质.在此基础上,将悬浮指数z<1的泥沙定义为细沙;将z≥1的泥沙定义为粗沙。本文推导了粗沙情况下床沙质输沙率的解析计算公式,经与数值结果比较,表明本文的推导是正确的。

一种随机性的推移质输沙率公式研究

基于颗粒受力平衡推导了推移质起动条件,根据近壁水流应力分布特性,提出了水流有效切应力区的概念,结合推移质在平衡输沙情况下的运动规律,得到了理论更为完善的随机性推移质输沙率公式,并对公式进行了起动条件敏感性分析,发现低水流强度下的输沙率计算对起动条件较为敏感,因而合适的推移质起动强度是控制输沙率计算精度的关键。利用经典推移质输沙率实测数据及野外实测资料对公式进行了检验,结果表明,该公式与实测数据吻合良好,验证了公式的合理性和适用性。

非均匀沙卵石推移质输移随机分布研究

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程,采集到了高精度、长时间序列的输沙率变化过程,用Γ分布有效描述了推移质输沙率的随机过程。在采样历时较短时,规则明渠的单宽输沙率过程与单宽输沙率横向分布均呈现较大的随机性,但随着采样历时的延长,虽然规则明渠的单宽输沙率过程仍呈现一定的随机性,但规则明渠的单宽输沙率的横向分布基本趋于稳定。相对推移质单宽输沙率概率密度分布可近似地表示为Γ分布,且α、β的取值随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而增大。利用本次试验成果,通过多元线性回归,得到了α、β与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式,可为工程应用提供参考。