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。     

河床粗化研究的回顾及展望

本文综述了已有河床粗化的研究成果,包括河床粗化类型;床面可动层;粗化层的形成机理、级配计算、稳定性判别及河床极限冲刷深度的计算等,并用水槽及天然资料对粗化层级配计算方法作了简要评述,指出了尚有待改进的地方及今后着重开展的工作。     

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。     

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。     

枢纽下游河床极限冲刷及水位降落研究进展

天然河流修建枢纽后,上游来沙将在枢纽形成的水库内淤积,出库沙量锐减,下游河道因受枢纽下泄清水的冲刷而发生一系列变化。特别是对于沙质和沙卵石河床,随着下泄清水的冲刷,河床随之出现了相应的再造床过程。枢纽清水下泄引起下游河床下切、水位下降问题是枢纽设计及航道整治中的重点和难点。由于河段来水来沙条件、枢纽调度方式、坝下河床断面型态、河床质组成及覆盖层厚度等不同,坝下形成的冲刷幅度、稳定冲刷层及冲刷范围等各不相同,坝下水位降落幅度也不尽相同,而河床质组成是影响河床极限冲刷的主要因素。文章从不同河床质组成出发,分别对枢纽下游河床极限冲刷以及水位下降研究成果进行了总结,并对各种计算方法进行了简要的评述。     

枢纽下游河床冲刷深度估算方法

根据沙量守恒原理,从宏观上建立了清水冲刷深度估算公式。公式涉及到床沙可悬百分数;推移质单宽率输沙量及其变化过程;冲刷过程中水流条件的变化;粗化层厚度及其级配等疑难问题。通过水槽试验和理论分析给出了这些问题的计算关系式,获得了冲刷深度估算方法。经试验资料检验,精度良好。     

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。     

高山峡谷区陡坡河道泥沙输移与河床演变规律研究

随着人们对山区河流的开发利用的推进,人们迫切需要了解陡坡河道的特性。文中通过水槽试验来研究高山峡谷区陡坡河道的泥沙输移与河床演变规律,研究该河槽的泥沙输移、河床粗化及河槽纵向变形规律。试验发现虽然伴随冲刷发展,床面存在一定的粗化现象,但总体上来流流量越高,河道平均输沙率越大。河床粗化程度与来流流量呈正相关关系。沟床侵蚀过程并不是单一的下切为主,伴随着床面的粗化,水流的侧蚀作用可引起岸坡的崩塌,侧岸补给的泥沙甚至可能导致河床的整体淤高。     

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。     

波浪作用下沙波的运动速度和沙波床面的底沙输移

根据沙波床面底沙运动特点,引用二阶Stokes波浪理论,推导出波浪作用下沙波运行速度计算公式,并给出沙波床面上底沙输移的计算公式.公式计算结果与水槽试验结果吻合很好.     

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...     

软体排护滩带的护滩效果研究

长江中下游心滩河段水沙运动规律较为复杂,碍航问题也较为突出。为了改变这种现状,可采用护心滩建筑物对心滩进行守护,以达到恢复和改善航道条件的目的。以长江中游典型碍航心滩河段——沙市三八滩河段为原型,进行了心滩采用软体排护滩带守护的概化模型试验,结合理论分析,详细论述了软体排护滩前后心滩和河床的冲刷变化规律以及软体排护滩带对汊道分流分沙比的影响。给出了水流挟沙力和动床阻力在心滩河段汊道及滩上的沿程变化规律。对心滩守护前后的水流挟沙力和动床阻力进行了对比分析,并对软体排护滩的整体效果进行了总结。     

清水冲刷推移质输沙率变化规律

分析恒定清水冲刷水槽试验资料发现,推移质输沙率变化可分为两个阶段,即时均稳定阶段和衰减阶段。通过机理分析,建立了该两个阶段的计算公式,计算结果与试验资料吻合良好。该式可用来估算任一河段及任一时刻推移质输沙量及冲刷剖面。     

沉箱防波堤沙质底床对波浪动态响应的研究

海床破坏同孔隙水压力的分布有着密切的关系。利用波浪水槽试验,对波浪作用下沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究。试验中观测了不同波况条件下自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化。结果分析表明,土体孔隙水压力受波高、周期、水深、泥沙粒径、沙床厚度的影响较大,建堤后,底床中的孔隙水压力会增大;堤中断面以前海床中的孔隙水压力均较大。     

粉沙质海岸波浪和潮流作用下泥沙垂线分布研究

研究波浪和潮流作用下水体含沙量的垂线分布,是解析粉沙质海岸滩面泥沙在波浪和潮流作用下泥沙运移形态的重要基础。通过波浪水槽实验和现场观测资料,揭示粉沙质海岸滩面泥沙在波浪和潮流作用下垂线分布特征,并应用泥沙扩散方程,建立起半理论半经验的含沙量垂线分布公式。