清水冲刷下河床粗化试验研究评述

河床粗化问题是推移质运动研究的重要组成部分,由于河床级配、水流条件、输沙级配、床面形态四者互为反馈,交互制约,该领域一直为研究前沿。本文回顾及评述了河床粗化试验研究中的河床粗化机理、推移质输沙率、输沙级配、粗化层表面形态、粗化层非均匀沙起动条件、粗化层泥沙级配沿径向分布、可动层内床沙垂向交换,以及粗化河床对"人工喂沙"的响应等八个关键科学问题。河床粗化涉及许多不确定未知因素,成体系的理论成果之所以不足,主要在于精密试验资料的匮乏。精密粗化试验是很难突破的瓶颈,跨学科交叉技术的应用和先进量测仪器的研发将是解决这一复杂问题的有力手段。

泥沙起动概率概念及其计算方法

泥沙起动是推移质输沙研究的基础,确定性和随机性研究是其常用的研究方法,二者各有优势和不足。Einstein是泥沙起动随机性理论的重要开创者,由于泥沙起动概率概念较为抽象以及其数据获取较为困难,后续研究者往往批判继承其理论体系,甚至造成部分误解。本文详细回顾了泥沙起动概率模型的发展历程,重新解读了泥沙起动概率这一抽象概念,并提出了一种获取泥沙起动概率数据的计算方法。研究表明,Einstein泥沙起动概率模型与本文搜集资料计算所得的泥沙起动概率数据吻合良好。文末对部分研究者认为Einstein起动概率模型存在的三大缺陷进行了回应,并讨论修正了Einstein落淤率模型,认为基于该模型的推移质输沙率公式的适用性更强。

考虑泄洪设施运用要求的水库洪水优化调度

水库洪水实际调度中影响因素众多复杂,易造成优化调度结果偏离理论计算结果,甚至会完全脱离实际而无法应用。泄洪设施的最优控制问题是水库调度研究的难点之一。尝试将泄洪设施运用引入水库洪水优化调度中,建立了考虑泄洪设施运用的水库洪水优化调度模型;并比较了几种不同防洪优化调度方式的优劣。计算结果表明,对泄水设施运用直接进行优化的方法更符合实际,结果易于应用,可为水库洪水优化调度提供参考。

河流分级方法研究及应用探讨

广义的河流分级包括水系划分与狭义的河流分级。倡导"自小河而大河"河流分级Horton法,并提出了与水系划分相结合、选用"最小单元河流"和引入河流树状图表等3点主要改进。推荐将长江水系划分为干流水系与雅砻江、岷江、嘉陵江、乌江、洞庭湖、汉江、鄱阳湖、太湖等8个支流水系。综合选取流域面积不小于2 000 km^2或河长不小于100 km的河流为"最小单元河流",统计确定长江流域(不含太湖水系)的河流总数为374条。长江流域最高河流分级数为6级,依次为:6级河流1条,5级河流3条,4级河流6条,3级河流14条,2级河流71条,1级河流279条。提出了长江水系4种替代划分和综合划分,其中综合划分与推荐划分一致;基于流域面积、河长和河流分级数等3个指标,确定了长江流域24条重要河流水系;重新辨识了长江流域河流水系,提升了河流整体性和干流重要性认识,提出了"分段河道不分级,分级河道不分段"的思想,实现了水系划分与河流分级方法的统一与融合,并开展了长江流域水系划分与河流分级的系统研究及应用探讨。

含植物明渠水流运动特性试验研究

水生植物广泛存在于天然河流的岸滩和浅水区域,对河道水流运动产生一定影响。该文利用声学多普勒测速仪(ADV)开展了不同类型植物对明渠水流运动特性影响的实验研究。结果表明:在淹没植物上方及挺水植物杆两区域内,植物对水流运动影响较小,其流速分布满足典型对数分布形式;水流自明渠上游过渡到植物区首部时,因水流阻力突然增大而发生剧烈紊动,当植物相对体积较大时,植物区首部的二次流运动方向较上游区发生反转,并在下游区形成明显旋涡流;在植物区大体积植物的阻隔作用使明渠动量横向波动幅度明显加大,在下游区强度较大的旋涡流明显减弱了水流动量的整体单向输运强度。