悬移质不平衡输沙水流挟沙能力

本文从悬移质挟沙能力的基本概念出发,推导出悬移质非均匀沙平衡输沙的挟沙能力及不平衡输沙的挟沙能力公式,这些公式进一步揭示了非均匀沙的输沙机理,全面地描述了各种河床组成在不同的来水来沙条件下的输沙规律,适用性广,计算简便。     

河床变形计算方法的若干改进

根据泥沙交换原理 ,对河床变形计算方法进行了若干改进。改进的内容包括 :冲刷条件下悬移质扩散方程的修正 ;非均匀沙水流挟沙能力的确定 ;推移质有效输沙率的确定以及时间和空间计算步长的确定原则等。     

波浪和潮流共同作用下的输沙问题

基于紊流中的泥沙受紊动支撑才得以悬浮的基本认识,从能量平衡原理出发,导出了潮流、波浪以及波、流共同作用下的悬移质挟沙能力及输沙率公式.野外和室内资料验证表明了公式的合理性,进而表明了公式所依据的基本理论的普适性。     

非均匀沙推移质输沙率的研究

本文根据拜格诺水流功率理论,推求出均匀抄和非均匀抄推移质输沙率公式。其中均匀沙公式结构形式与恩格隆公式完全一致,非均匀沙输沙率考虑到粗、细沙的相互影响,用隐暴系数加以校正,隐暴系数可从清水冲刷水糟试验资料反求,结果与林泰造公式非常吻合。用隐暴系数对盖斯勒起动机率进行修正,可以获得非均匀沙粗化的极限级配及粒径计算公式。该级配的平均粒径可以用作非均匀沙起动的判别标准。文中用野外和水槽试验资料对上述公式进行了初步验证,结果均是良好的。     

波、流联合作用下的推移质输沙率

本文基于Bagnold水流功率原理,考虑到非线性波传播质速度的影响,导出了在波浪单独作用下推移质净输沙率公式,该公式体现了有限水深前进波在沙质床面上波浪掀沙、水流输沙的机理,并得到试验资料的验证.在此基础上进一步推导了波、流联合作用下推移质单宽输沙率公式,并与现有的波流输沙率公式作了比较,计算结果适中.上述公式具有一定理论基础,概念清晰,结构简明,使用方便,可适用于非破碎带输沙计算.     

非均匀非平衡输沙数学模型在长江南京以下深水航道整治一期工程中的运用

通州沙、白茆沙是长江南京以下12.5 m深水航道上延南京首先碰到的两个重点碍航浅滩,工程河段受径流和潮汐的共同作用,水沙动力复杂,河床冲淤多变。建立三沙河段非均匀非平衡输沙二维潮流泥沙数学模型,在挟沙力公式、底沙与悬沙交换模式等研究的基础上,利用实测水沙及地形资料对模型进行率定和验证。在此基础上,利用该模型对长江南京以下12.5 m深水航道整治一期工程方案进行研究,分析整治工程的效果及影响,为工程设计提供技术支撑。     

非恒定流作用下输沙率变化过程研究*

通航河流修建水利枢纽后,调峰发电下泄类似“人造洪峰”的非恒定流和含沙量趋近于零的清水,破坏了河流的平衡,给河床演变、航道整治技术等带来新的课题。通过水槽试验、理论分析等手段,研究枢纽下游非恒定流作用下均匀沙的起动与输移规律。研究认为：非恒定流作用下输沙率变化过程与水流条件具有不同步性,并与水流非恒定强度P有关,当P＞032时,水流参数峰值一般先于输沙率峰值;当P＜032时,水流参数峰值滞后于输沙率峰值。     

悬移质浓度垂线分布-求解费克第二定理

文中从挟沙均匀水流运动特征出发,分析得到,泥沙的扩散是床面连续面源垂直向上的一维扩散,服从费克第二定理.泥沙扩散的直接媒介是大尺度旋涡.借助量纲分析,直接求解费克第二定理,得到浓度垂线分布公式为代数高斯公式.公式与实测点符合较好,尤其在水面附近仍能保持误差最小,克服了许多公式的缺陷.     

推移质输沙规律的探讨

本文从沙波运行角度.由沙波运动尺度建立了推移质输沙率表达式,该式既能用于均匀沙又能用于非均匀沙的输沙率计算.并经一百余组实测资料的验证,结果表明,吻合良好.     

长江河口主要汊道水流挟沙能力分析

在分析长江河口水文泥沙特性的基础上,统计了河口南北支、南北港等汊道河段的悬沙中值粒径值。结果表明,长江河口悬沙较细,悬沙中值粒径变化范围不大,在0.006~0.014 mm之间,在大中小潮过程中各个汊道河段的变化也不大,其中值粒径平均约为0.008 mm。同时从单向水流的挟沙能力出发,引入背景含沙量,对长江口的水流挟沙能力关系进行了探讨。在此基础上,结合数值积分的处理方法及枚举法,对样本数据作物理意义上的涨、落半潮积分平均的处理,并进一步以此推求了长江口南北支、南北港等主要汊道河段的水流挟沙能力。     

曹妃甸水流挟沙力计算方法分析

利用曹妃甸附近海域2006年夏季实测水文泥沙资料,就目前国内应用较为广泛的6种挟沙力计算公式在曹妃甸海域的应用进行比较和分析。结果表明,曹妃甸水域的水流挟沙能力与表征水流强度的弗劳德数相关性较高。同时,综合考虑水流强度和反映紊动作用与重力作用相互对比关系的挟沙力计算公式的精度相对较高。     

大丰港海域挟沙力关系式分析及应用

基于大丰港附近海域实测水文泥沙资料,对目前国内应用较为广泛的5种挟沙力关系式在大丰港附近海域进行应用计算,在此基础上,采用集中系数法和偏离系数法对计算结果进行对比分析。结果表明:河口水流挟沙力公式能较好地反映大丰港海域的水流挟沙情况,并拟合得到适用于大丰港海域的挟沙力关系式,将该公式应用于大丰港实际围垦工程中,通过建立二维水动力泥沙数学模型,计算得到的围垦后垦区海域年冲淤变化趋势,与数值模拟结果基本相同,表明该公式在大丰港海域具有良好的适用性。     

弯曲分汊河段浅区成因研究

为解决弯曲分汊河段航道治理的关键问题,选取长江中游监利河段,采用调研与实测资料分析、理论研究、水槽概化模型试验等手段,给出了弯曲分汊河段水流脉动动能的分层平面等值线图,揭示了分流区浅滩形成的内在机理,给出了弯曲分汊河段沿程水流挟沙力变化情况。表明分流区底部水流的脉动动能比较分散,得出水流挟沙力在分流区最小,这也是分流区浅滩形成的原因之一。     

环形水槽在泥沙研究中的应用

环形水槽由环形槽,剪力环和使环形槽、剪力环运转的驱动部组成,是目前研究细颗粒泥沙运动规律的较理想设备。天科所的环形水槽自1986年建成以来,已进行了天津新港等十几个地区原体泥沙的起动、动水沉降、水流挟沙能力、推移质输沙率等试验。经验表明:环形水槽在泥沙研究中的应用是多方面的,所得结果基本符合天然泥沙的运动过程和基本规律。     

洋山港区域挟沙力公式研究*

利用基于能量平衡观点推导的挟沙力公式,考虑到洋山港海域涨落潮期间悬沙浓度存在一定差异,分别建立了 该区域涨潮时期及落潮时期挟沙力公式。利用计算底部通量切引力公式与挟沙力公式相等方法,估算了实测期间水体挟沙 力值,并以洋山港2003年10月实测的水沙资料进行率定。最后,采用洋山港2005年7月实测含沙量资料对公式计算结果进行 验证。验证结果表明,所建立的挟沙力公式具有较高精度,其计算的含沙量变化与洋山港实际情况较为符合。     

三峡上游建库对重庆河段泥沙淤积的影响

通过平面二维水沙数学模型,对三峡上游建库前后重庆河段的泥沙淤积进行了分析。结果表明,上游无库情况下,由于重庆河段在汛后蓄水期水位壅高,挟沙力下降,原有的汛末走沙规律将受到破坏,将造成水库运用初期的累积性淤积。随着水库运行时间的增长,部分浅滩河段将产生碍航问题。上游建库后,由于上游来水挟沙能力富余,在水库蓄水100年内,重庆河段长江干流呈现冲刷趋势,但支流金沙碛河段的淤积情况和上游无库时差别不大。     

黄骅港外航道淤积的二维数学模拟

为了合理模拟和预测黄骅港外航道淤积现象,基于SWAN风浪模型、ADCIRC潮流模型和波流共同作用下的挟沙力模型,建立了描述强风过程中波浪、水流、泥沙变化的二维数学模型,揭示了强风过程中各种复杂动力因素综合作用下黄骅港海域泥沙运动过程以及航道强淤现象,该数学模型的计算结果为黄骅港外航道整治工程提供了依据。