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。     

砂卵石突变段形成与演化特征研究

本文采用一维非均匀沙水沙耦合模型对宽级配来沙条件下砂卵石突变段形成与演化特征进行了数值模拟研究。结果表明,仅靠水力筛分作用也可以形成砂卵石突变段。床面中值粒径,剪切应力,希尔兹参数以及输沙率在砂卵石突变段都会发生趋势性变化,但是变化的位置不同。参数敏感性分析表明,突变段推进速度与进口流量成正相关,跟进口来沙量关系非单调的。     

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。     

宽级配河床粗化稳定结构

本文阐述了宽级配河床粗化稳定结构的特性,得到了宽级配河床粗化稳定后的阻力规律、非均质沙起动概率及粗化层级配的计算方法,并利用各家水槽资料、San Luis河流(美国)及汉江丹江口水库下游资料与阻力公式及粗化层级配计算值进行了比较,二者基本吻合。     

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。     

关于非均匀沙悬移质不平衡输沙问题

本文从水流挟沙能力基本概念出发,根据非均匀沙悬沙与床沙交换的基本形式,导出了非均匀沙平衡及不平衡输沙时水流挟沙能力基本公式,进一步揭示了非均匀沙输沙机理.文中理论较完善,概念较清晰.公式简明.适用范围广.可用于一、二维泥沙数学模型.     

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.     

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.     

粉沙质海岸泥沙运动推悬比的确定

提出了海岸泥沙运动中均匀沙和非均匀沙输沙率推悬比和航道淤积推悬比的计算方法。计算数值显示 ,粉沙质海岸上必须同时考虑推移质和悬移质。计算结果与水槽试验结果很接近     

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。     

引航道异重流运动及其淤积

船闸上、下引航道在闸门关闭期间,只有一头与大河相通,另一头封闭,形成所谓“盲肠河段”。实践证明盲肠河段有浑水异重流潜入,造成严重淤积,给通航造成危害。本文运用动量原理,导得了异重流头部运动速度,并考虑到异重流流量沿程减小,求得了异重流运动速度的微分方程;在低含沙浓度条件下,异重流的速度小,紊动很弱,其中的泥沙运动特点类同于沉淀池。根据沉淀池中泥沙运动轨迹方程及不计紊动扩散作用的泥沙运动连续方程,导得了均匀沙和非均匀沙异重流的流速、深度、含沙浓度沿程变化关系式,以及相应淤积量。     

泥沙模型起动相似问题

本文根据床沙起动流速和起动拖曳力公式,分别导出了泥沙起动问题相似比尺,结果表明两者完全一致、并指出,以往所得结果之所以不一致,是因为起动流速公式中包含了阻力因素,该因素是以泥沙粒径的函数形式出现,在公式导演过程中,忽视了其阻力意义,因而导致了错误的结果.     

无黏性均匀沙起动临界条件的统一

采用确定性分析方法,建立无黏性均匀沙起动流速公式,并用实测资料对其进行验证。通过理论推导,得出基于剪切力和水流功率的均匀沙起动临界条件表达式。对基于起动流速、剪切力和水流功率的均匀沙起动临界条件进行统一,得出各表达式之间的相互转换关系,证明三种起动临界条件在本质上是相互统一的。     

动床模型粒径比尺的确定方法

中、细沙河床动床模型的基本相似条件为水流运动相似和泥沙运动相似。在水流运动相似条件中弗氏数相似和阻力相似的流速比尺形式不一致,且水流阻力是床沙粒径和水流强度的函数;在泥沙运动相似中有关粒径比尺形式也不一致,而且它们又与水流条件有关,错综复杂,使得泥沙粒径比尺的确定难度很大,不得不根据研究问题的性质对基本相似条件有所侧重和取舍,选取主要的作为设计依据,次要的允许有一定偏离。根据研究问题的需要,提出了粒径比尺设计方法,根据这些方法就可以确定出基本符合相似要求的泥沙粒径比尺。     

在纵向压力作用下有初挠度的长矩形板的极限强度和有效宽度

本文应用薄板大挠度理论,对有初挠度的长矩形板在纵向压力作用下的屈曲后行为进行近似分析,推导出计算板的极限强度和有效宽度的理论公式。然后作适当简化,提出了计算板的折减系数的实用公式。该公式与美国海军用的Frankland公式很接近,与驱逐舰的实船破坏试验结果吻合,与国外板的试验结果及F aulkner公式也接近。鉴于我国沿用的苏联船舶结构力学手册中相应公式计算的折减系数值偏高,作者推荐本文提出的实用公式作为我国计算纵骨架式舰体纵向受压板的折减系数的公式。     

泥沙模型的粒径相似比尺问题

运用相似理论对泥沙模型的粒径比尺进行了分析,提出了推移质、悬移质和全沙模型泥沙粒径相似条件;给出了包括细沙在内的泥沙起动粒径比尺的统一计算式和适用不同流区的悬沙粒径比尺的统一计算式;指出模型砂的起动流速不等于模型的起动流速,需进行比尺效应修正。     

底部薄板附近的水流及泥沙运动特性

通过水槽实验探讨了在饱和来沙条件下底部薄板附近的水流、泥沙运动特性,包括不同薄板高度、与水流不同夹角的安装方向等情况下,单个底部薄板附近的水流结构、泥沙运动规律、底部薄板的导沙特性及其附近的冲淤现象,以及底部薄板群体的导沙特性。试验结果表明,实验使用的薄板的长度对实验结果影响很大,过短的薄板实验根本观察不到薄板前冲刷沟内的沙波运动,而该沙波运动严重影响薄板的导沙效应。底部薄板附近的水流结构具有强烈的三维特性,流场复杂,对于一定的薄板,水流夹角、沙波的运动是影响薄板的导流导沙促淤的主要因素。     

二度非均匀流流速分布初探

对雷诺(Reynolds)方程进行简化得到二度恒定非均匀流运动方程。考虑到非均匀流垂线剪力分布与均匀流不一致,将其差值称附加剪力。应用布辛涅斯克(Boussinesq)假定,最后获得二度恒定非均匀流垂线流速分布公式。计算与水槽试验实测结果符合良好。