北江清远至河口段推移质选沙研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远至河口河段推移质泥沙特性及运动特性,作了泥沙起动及输移的水槽试验。根据起动试验结果,得出了反映颗粒的隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。同时,实体模型试验采取选沙方案后,试验成果与实际相符合。     

浅谈卵砾石推移质输移观测的几种方法

卵砾石输移引起的碍航一直是保障航道畅通和航道尺度进一步提升需要解决的难题,开展推移质运动观测方法研究具有重要的理论价值和现实意义,文中对几种国内外观测方法给予综述。本文首先介绍了卵砾石输移观测的必要性及困难性,其次具体分析了坑测法、采样器法、声学法等在观测中的应用,并讨论了各种观测方法之间的优缺点,最后指出坑测法、采样器法是目前较为可靠的观测方法,而声学法作为新兴的观测方法,可以作为下一步的研究方向。     

推移质输沙率的能量平衡模型

基于能量平衡观点,推移质泥沙输移所需能量来自水流的势能。由于密度差异和推移质所受到的重力作用和颗粒之间的碰撞和摩擦作用,推移质运动滞后于水流的运动,推移质所消耗的能量取决于水沙的相对运动。据该理论,推导出推移质输沙率关系式。选择无量纲参数确定有关参数的影响因素,采用试验资料对有关参数进行了率定。所建立的计算公式与试验资料符合较好,计算精度较高。     

桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性试验研究

为分析桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性,采用整体定床物理模型开展了定床水流和定床输沙试验,观测各级流量下水流要素和输沙带分布。对比分析发现,随来流汇流比的不同,汇流区水动力条件复杂多变,但汇流区泥沙淤积体范围总是与主流带分布密切相关。推移质泥沙沿主流带输移,泥沙淤积体多见于输沙带边线处、流线转折较大处以及河床局部背水面下凹处。中枯水期因下泄水流流速较大,且沿程流速迅速降低,坝下推移质泥沙为短距离泥沙输移;洪水期因河段流速整体较大,为长距离泥沙输移。     

三峡库尾卵石推移质输移对航道的影响

长江经济带建设发展迫切需要三峡库尾航道等级由3. 5 m提升至4. 5 m,而库尾推移质运动是必须解决的泥沙问题。采用三峡库尾航道水沙二维数学模型,根据2009—2016年三峡入库水沙资料,模拟变动回水区重庆至涪陵段推移质运动过程,将其冲淤分布及断面输沙量与实测资料对比,验证该数值模型的可靠性。以此为基础,预测30 a后三峡库尾航道推移质冲淤趋势,分析重点滩段航道内推移质冲淤分布、幅度以及输沙带特性,揭示推移质输移对航道的影响。该研究结果可为三峡库尾重庆至涪陵段4. 5 m航道等级提升建设的方案设计提供数据与技术支撑。     

波流共同作用下的航道边坡稳定性研究

以国内部分典型港区口外拦门沙段深水航道为研究对象,分析国内外近岸推移质研究现状。通过断面物理模型试验,考虑波浪、水流、水深及航道开挖坡度等因素,研究波流共同作用下沙质海岸推移质运动对航槽边坡稳定的影响,分析航道开挖边坡的稳定条件,为工程设计提供参考。     

恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙研究

冲积河流的平衡状态指的是在足够长的时间内(以月计)进入某一河段的泥沙等于从该河段输出的泥沙。恒定流中,由于泥沙输移率随时间及空间变化,因此,泥沙的输移总是不平衡的。我们选用粒径为0.05～20.00mm的煤屑及天然沙。在长30m、宽0.5m的变坡水槽内进行了清水冲刷(恒定流)推移质不平衡输沙试验;建立了恒定流中非均匀沙推移质不平衡输沙方程;在修正Gessler,J.冲蚀物级配基础上,提出了推移质级配的计算公式;河床质级配方程采用CARICHAR混合层模塑;并将推移质输沙、级配方程及河床质级配方程应用于河床粗化数学模型,得到计算与水槽实测相一致的结果。     

河道水流冲刷对推移质运动形态影响试验研究

水流冲刷下的床面是推移质运动的场所，研究微观床面形态对推移质运动的影响，有利于探究床面上推移质运动的规律，对河道治理有较好的促进作用。经过系列水槽试验，选取具有代表性的视频，采用图像识别技术，对视频中运动的物体进行标记，分析推移质在床面运动的规律，探究水流冲刷对推移质运动形态的影响。结果表明：大颗粒在床面上的运动方向与水流方向形成一个小于30°的、路径较直的夹角；小颗粒在床面的运动受近底流速的影响，聚集体会对河床表面水流进行树枝型分流，导致小颗粒的运动方向时刻变化，与水流方向夹角范围在0°～90°，在2个聚集体之间加速较为明显；不同形态的聚集体的稳定性不同，且聚集体之间可相互转化。     

基于CFD-DEM耦合方法的近床面水流泥沙运动模拟研究

基于CFD-DEM方法,采用流体计算软件Open FOAM、颗粒运动模拟软件LIGGGHTS及CFDEM耦合库,建立流体—颗粒运动耦合模型,并利用模型研究不同水动力条件下近床面流体与颗粒的运动规律。模拟结果表明,模型能较好模拟近床面水流紊动特性及雷诺应力分布,也能较准确刻画出颗粒未起动、推移质输沙及推移质和悬移质共同输沙的三种状态,计算得到的推移质单宽输沙率与实验结果及经验公式吻合较好。     

推移质输沙对航道淤积的影响分析

依据泥沙特性试验,建立了推移质输沙率计算公式,并在小清河海区进行了应用,由此分析了推移质输沙对航道淤积的影响.     

枢纽下游河床清水冲刷粗化研究综述

天然河流修建水库后,下游河道发生的最大变化就是河床冲刷粗化。河床冲刷与粗化的研究在水利、水运、水电工程中有着重大的实际意义,是解决山区及丘陵区水利工程面临的河床冲刷粗化所引起的河床演变的关键问题之一。国内外众多学者专家都对冲刷粗化问题进行过研究,文章意在总结已有枢纽下游河床冲刷粗化的研究成果,包括冲刷与粗化机理、冲刷粗化起动流速计算、粗化输沙率计算、粗化层级配计算、极限冲刷深度计算及冲刷后水位降落计算等。并对现有研究成果进行了简要的述评,为后续对这一问题进行深入研究作出必要的准备。     

清水冲刷河床调整过程试验研究

通过沙质河床清水冲刷水槽试验,对河床纵剖面的调整、沙波尺度、粗化层厚度及其与沙波运动关系、粗化层级配、推移质级配等进行了观测分析,进一步揭示了清水冲刷,河床重建平衡的机理。水槽试验表明,沙质河床清水冲刷,上游河段比降调平,床沙粗化,沙波发育,河床阻力增大,水深增大,流速减小,导致河床供沙能力削弱,输沙能力降低,冲刷向不冲刷转化。     

波浪作用下沙纹床面形态及底摩阻系数研究

波浪作用形成的沙纹在近海区域普遍存在,准确预测沙纹床面形态并计算对应的底摩阻系数是研究近岸波浪变形、泥沙输运及岸滩演变的基础。利用国外公开发表的室内试验和现场观测数据对已有计算沙纹形态的典型公式进行分析评价。考虑床面形态与水流条件的互相适应,提出新的平衡状态下沙纹长度、高度及波陡计算公式;引入临界Shields参数判别函数来考虑底床泥沙运动状态对沙纹形态的影响;通过理论推导得到波浪摩阻系数计算公式,并利用沙纹形态计算公式改进粗糙高度的计算方法。结果表明,提出的沙纹形态计算公式能够较好地刻画不同底沙运动状态下沙纹床面几何特征,临界Shields参数对于沙纹形态的计算具有重要影响;新得到的沙纹长度和高度公式可以有效地应用于波浪摩阻系数计算。     

清水冲刷推移质输沙规律研究

根据恒定单一流量和恒定分级流量的清水冲刷水槽试验资料,采用相关分析方法对清水冲刷推移质输沙规律进行了分析研究.获得了有关变量的关系式,可用于预报推移质输沙率和输沙量在时间上和空间上的变化,也可用于预报推移质冲刷剖面在时间上的变化,计算结果与实测吻合良好.通过阶梯流量与恒定流量输沙规律的对比研究,分析认为推移质冲刷平衡剖...     

急弯浅卵石滩航道整治技术研究

以坝油滩航道成功整治为例,论述了该浅滩河床演变特点、整治参数确定、整治原则及措施,卵石推移质动床模型设计及选沙,简要介绍了通过模型试验所获得的良好整治效果。     

动床模型泥沙运动相似问题

根据阻力相似要求,导出泥沙运动相似比尺,如床沙起动粒径比尺,悬沙粒径比尺,推移质输沙率比尺和悬移质含沙量比尺等。使得用起动流速和起动拖曳力来演绎的上述比尺异途同归,得到统一。指出阻力相似是泥沙运动相似的必要条件,动床模型因加减糙困难,阻力相似与弗氏数相似一般难以同时满足,弗氏数相似适当偏离是不可避免的。     

干支流汇合口水力特性的试验性研究

长江干线河道存在着大量的干支流交汇河段,在此交汇河段,水流运动及河床冲淤特性极其复杂,碍航问题较为严重.利用ADV对弯曲干流型汇合口水流运动特性进行模型试验性研究.研究结果表明,入汇角和汇流比是影响汇合口区域表面流速及水面比降的主要因素;入汇角的大小是决定漩涡分离区范围的主要因素之一,且随着汇流比和入汇角的增大,漩涡分离区的范围逐渐增大.     

丹江口水库下游河床冲刷与水位降落对航道的影响

在冲积性河流上修建水库以后,因水库的调节作用水库下游的水、沙过程发生巨大改变,导致河床新的变形,直接影响航道水深的变化,给航道带来不同影响。本文根据水库下游丹江口至碾盘山河段的观测资料和河床演变分析,论证了在水库调节作用下河底降低与水位下降关系的五种变化类型,分析了五种类型产生的原因和条件,这不仅对汉江中游的航道整治具有重要意义,而且对水库下游冲积性河流的冲刷,特别是三峡工程兴建后河床冲刷对航深的影响均具有一定的参考价值。