洞庭湖区三口河道自然岸线演变过程与主控因子研究
白宽宽;李志威;王在艾;张鹏;由于自然和人为因素的双重影响，洞庭湖区三口河道分水分沙减少，水位降低，河势发生多次调整，导致自然岸线发生相应的变化。采用多源遥感影像，通过归一化差异植被指数、最大值合成、大津法和目视解译相结合的阈值划分方法，提取松滋河、虎渡河和藕池河1986年、1990年、2000年、2010年和2020年的植被带临水侧边界线。通过ArcGIS的数字岸线分析系统，分河段计算自然岸线迁移的端点速率。结果表明，三口河道自然岸线普遍以向河内迁移为主。分河段中，松滋河东支自然岸线迁移幅度最大。低水位下左侧岸线侵蚀、高水位泥沙落淤分别是松滋口、藕池口自然岸线变化的主要原因。
基于最小水流功率原理的稳定河湾数学模型在塔里木河的应用
陈沛东;李晓庆;艾尼瓦尔·牙生;塔里木河天然河岸状态造成了每年防洪抢险的巨大投入，如何依据河流演变规律形成有效的防洪抢险防护方案亟待研究。基于最小水流功率原理，建立适用于塔里木河的稳定河湾数学模型，利用该模型计算塔里木河下游不同水沙条件下的稳定河湾形态。塔里木河下游恰拉河段单位河长水流功率最小时，河湾曲率为4.02,此时河湾蠕动速率较小，河道相对稳定。河湾形态主要受来水输沙率与泥沙粒径的影响，随着泥沙粒径与输沙率的增加，河湾曲率增大，弯道平衡比降增大，河道趋向窄深。提出了有利于塔里木河河道整治的建议，在现水沙条件下，当恰拉段河湾曲率在3.8～4.1时，河道岸坡受水流冲击小，此时防护效果最佳。
级配和盐度对细颗粒泥沙沉降结构浓度影响试验研究
何哲遵;许春阳;尧印鹏;陈永平;分别采用人工高岭土与江苏沿海现场沙，在沉降筒中开展沉降试验。通过改变样品的盐度与泥沙级配，系统探究了盐度、泥沙级配对结构浓度的影响规律。结果表明：含盐度的增加促使高岭土颗粒聚集成更大尺寸、更高孔隙率的含水絮团，沉降速率增加，结构浓度降低，当盐度增加至18‰乃至更高，结构浓度趋于稳定。级配变化条件下，泥沙样品中值粒径减小，黏性细颗粒泥沙含量增加，由粉砂单颗粒沉降模式逐渐向絮团沉降模式转变，沉降速率减小。总体上结构浓度随着中值粒径减小而减小，且泥沙样品中粒径小于8μm成分对于结构浓度具有重要影响。最后分别采用含盐度、中值粒径和粒径小于8μm成分占比等参数构建了泥沙结构浓度的经验公式。
微生物EPS-泥沙底床床面变形与有机质埋藏特性研究
余扬;周吉;童幸子;周荪瑞;年泽民;陈欣迪;微生物分泌的胞外聚合物(EPS)广泛分布于沉积物表层，然而，低浓度EPS对沙床的床面形态与侵蚀情况及沙纹发育反作用于生物黏质埋藏的影响不明。水槽实验研究表明，沙床表层EPS含量显著影响床面的发育速率和冲刷总量，该影响随EPS浓度变化呈非线性。低浓度(0.005%)EPS抑制沙纹发育尺度，但加剧沙床整体冲刷(冲刷量提高38%);高浓度EPS生物稳定作用凸显，大幅抑制沙纹发育与床面冲刷(EPS浓度达0.1%时，冲刷量降低92%)。同时，低浓度(0.005%、0.02%)EPS沙床沙纹发育与输移过程会对后方表层的有机质产生稳定掩埋和保护作用。
三门峡水库汛期分期汛限水位运用方案研究
娄书建;刘世帆;防洪安全与库区泥沙淤积一直是制约三门峡水库综合效益发挥的关键因子。进入21世纪，黄河来沙量的趋势性减少和黄河流域生态保护与高质量发展战略的实施，为三门峡水库运用方式调整创造了有利的内在条件和外部环境。基于水库历年运用实践与体会，提出了三门峡水库后汛期抬高库水位至310/312 m的运用方案，分析了其防洪安全、库区淤积风险及综合效益，结果表明，三门峡水库后汛期抬高库水位至310/312 m运用较当前305 m运用，基本不会对水库防洪安全、库区多年冲淤平衡及潼关高程的稳定产生不利的附加影响，同时能够充分发挥三门峡水库水资源利用、水生态保护及水能发电等综合效益。
接坝区退耕坡地风沙输沙率及粒径特征分析
许晶晶;杜鹏飞;陈吟;赵莹;陈康;为明晰接坝区退耕坡地土壤风蚀及输沙特征，选取小坝子流域的退耕坡地作为研究区，基于2018—2020年间集沙仪观测数据，分析了不同季节及下垫面类型的输沙率与粒径分布特征，并提出了针对性防治建议。在季节变化上，春季为风蚀最强时段，坡中沙地和坡下农地的平均输沙率分别达到2.68×10~(-2) kg/(m~(2)·d)和5.43×10~(-2 )kg/(m~(2)·d)，其次是冬季和夏秋季。从下垫面类型来看，坡顶裸岩沙地、坡中沙地、坡脚草地和坡下农地的场次大风输沙率依次为34.28×10~(-2 )kg/(m~(2)·h)、34.08×10~(-2 )kg/(m~(2)·h)、7.13×10~(-2 )kg/(m~(2)·h)和8.20×10~(-2 )kg/(m~(2)·h)，差异显著。风蚀物粒径以粉粒为主，其次是极细沙和细沙。坡上退耕地和坡下翻耕后农地为防治重点区域，春季为重点防控时段。
串列组合桥墩的冲刷防护研究
高鹏程;牟献友;常蕾;尚志强;如何解决桥墩冲刷问题是贯穿桥梁整个寿命期的技术难题，为获得对桥墩冲刷的最优减冲防护效果，采用主动防护类型的防冲板进行减冲防护试验，并对其结构形状作优化设计以获得更优的抗冲刷性能。试验结果表明：双墩防护的减冲率整体高于单墩防护，表明双墩式防冲板的防护效果最理想，其中明渠水流条件下减小率较大，冰盖条件下次之；标准误差与湍流强度的关系呈线性相关，即较强的湍流强度伴随着较大的标准误差，不受其他变量的无关性影响；上游墩前位置处不受遮蔽效应的影响功率谱衰减率较大，而其余位置处则受遮蔽影响环流强烈，致使其具有强涡度和高频谱密度。
单向及往复流作用下管道沟槽回填试验研究
陈凌峰;闵乐乐;孙玉天;降瑞娇;赵林;以垂直射流冲刷非黏性沙床试验为基础，对形成的稳定边坡管道沟槽进行单向及往复流作用下回填试验。构建多比尺物理模型，揭示回填泥沙输运形式、沟槽断面形态及总回填时间变化规律。结果显示：单向流的迎流前侧泥沙推移、后侧泥沙局部冲刷；回填速率逐渐增大后减小、沟槽断面出现明显坡降。往复流的沟槽两侧泥沙向中轴往复推移，回填速率先减小后增大、断面更为均匀平整。随着回填作用强度增大，单向流的总回填时间呈现线性降低，往复流的总回填时间呈现非线性(单指数型)降低。
有效悬浮功临界条件下异重流运动特征分析
李彬;高兴;鲁俊;白玉川;任晓光;水库异重流总是处于超饱和输沙状态，在有效悬浮功作用下异重流可实现长距离输移，但有效悬浮功临界条件下的异重流运动特性尚未揭示。以泥沙达到有效悬浮功临界条件下的异重流运动特性为研究对象，建立异重流积深方程，利用异重流自相似理论分析平衡状态下的异重流运动特征。研究结果表明：在临界自悬浮状态下，床沙挟带系数随着粒径增大、坡降减小及阻力增大而增大；平衡状态下Richardson数随着阻力增加、坡降减小而增加，清浑水掺混系数随着Richardson的增大而降低。利用有效悬浮功分析了小浪底水库异重流运动过程，即随着异重流向坝前运动，有效悬浮功逐渐减弱。多沙河流水库实现异重流高效排沙，应使有效悬浮功小于零，即构建适当的水库底坡并减小异重流粒径。研究成果可为多沙河流水库减淤与保持有效库容提供理论基础。
不同固结条件下淤泥质粉砂海岸泥沙起动特性试验研究
邵宇阳;李天宇;唐玉林;谈雯倩;淤泥质粉砂海岸的主要成分为粉砂，具有黏土和砂的双重特征，其起动特性复杂且高度不确定，直接影响海岸港池和航道的冲淤，因此备受关注。通过采集大丰港深水航道的回淤土样本，使用双向环形水槽开展了淤泥质粉砂在特征临底起始含沙浓度和不同固结时间条件下的起动侵蚀试验。研究结果表明，淤泥质粉砂临界剪切应力与临底起始含沙量和固结时间均呈正相关关系，并且床面表层密度与临界剪切应力存在的线性关系会受到固结程度的显著影响。试验结果为今后进一步研究淤泥质粉砂海岸地区冲淤变化提供了理论和数据支撑。
中国坡面水蚀预报模型研究
江忠善 ,郑粉莉 ,武敏基于我国坡面水蚀预报模型研究成果,考虑浅沟侵蚀对坡面侵蚀产沙的重要影响,建立了我国坡面水蚀预报模型,给出了模型参数降雨侵蚀力、坡度与坡长、浅沟侵蚀影响因子的算法和采用数值。指出今后应加强土壤可蚀性因子、覆盖—管理因子和水土保持措施因子的研究与集成。利用自然坡面径流小区实测资料对模型进行验证,表明模型具有较高的预报精度,在有浅沟和无浅沟的坡面上,预报精度达88%以上。
坡面流阻力规律试验研究
姚文艺通过实验室人工降雨水槽试验，初步研究了坡面浅层均匀流及由降雨形成的浅层沿程变量流的流动阻力规律．根据试验中观察到的物理现象及对实测资料的分析，进一步明确了坡面浅层水流与一般明渠流水力特性的差别，揭示了降雨、坡度和表面粗糙度对浅层流流动特性的影响，提出了＂伪层流＂的概念，根据实测资料建立了不同流区的Ｄａｒｃｙ－Ｗｅｉｓｂａｃｈ阻力参数ｆ的定量关系式．研究成果可用于坡面流汇流计算及土壤侵蚀、产沙模拟等生产实践．
水库淤积与河床演变的(一维)数学模型
韩其为,何明民目前对泥沙运动与河床演变研究还很不够,因此泥沙输移数学模型的关键,就在于泥沙运动的方程及一些关系式是否符合实际.按照这一考虑,作者及有关合作同志多年来进行了一系列泥沙运动与河床演变的专题研究.在此基础上,从1972年起直接研究水库淤积与河床演变的数学模型,到目前为止已发展成为经过大量实际资料检验适用范围较广的一维模型. 本文阐述了水库淤积与河床演变(一维)数学模型的最基本的内容:包括水库淤积与河床变形的方程组、重要的补充计算及其公式、方程组的解法、需要的原始数据和可以输出的结果以及模型验证和投入生产的情况.
河流泥沙研究进展
王光谦;泥沙研究主要是认识水流中的泥沙运动规律、河床演变规律,进而解决水利工程中的泥沙问题。泥沙学科体系始建于20世纪,侧重河流泥沙研究。河流泥沙运动力学基本理论包括:泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等。在长期的治河实践中,我国的泥沙科学发展迅速,主要进展包括:泥沙运动力学基本理论,高含沙水流的运动机理与理论,河流模拟的理论与技术,水库泥沙的对策与管理,河道演变规律的认识及治河工程技术等。本文对河流泥沙研究的主要进展进行简要综述。
河流泥沙研究进展
王光谦;泥沙研究主要是认识水流中的泥沙运动规律、河床演变规律,进而解决水利工程中的泥沙问题。泥沙学科体系始建于20世纪,侧重河流泥沙研究。河流泥沙运动力学基本理论包括:泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等。在长期的治河实践中,我国的泥沙科学发展迅速,主要进展包括:泥沙运动力学基本理论,高含沙水流的运动机理与理论,河流模拟的理论与技术,水库泥沙的对策与管理,河道演变规律的认识及治河工程技术等。本文对河流泥沙研究的主要进展进行简要综述。
黄河口泥沙输运三维数值模拟Ⅰ——黄河口切变锋
王厚杰;杨作升;毕乃双;采用三维数学模型研究黄河口泥沙输运过程,并利用实测资料对模型进行了检验。数值模拟结果揭示了黄河口切变锋的时空运动过程及其对河口泥沙传输的作用。黄河口切变锋在涨、落潮时段存在两种不同的形态,分别历时2小时左右。切变锋在浅水区域产生,向深水区移动,经历2小时左右消失,它的产生是由于近岸区域与10 m深线以外区域的潮汐相位差所导致。切变锋对河口泥沙的向海传输有重要的阻隔作用,导致河口泥沙集中在切变锋的向岸一侧随落潮流向北侧传输,在涨潮时河口向海排沙量降低,少量泥沙随涨潮流沿岸向南传输。长期的地貌演化表明切变锋对河口的淤积和侵蚀分区有重要的控制作用,导致河口泥沙在其向岸一侧沉积,是长时间尺度的河口地貌演化对短时间尺度河口沉积动力过程的重要响应。
近30年土壤侵蚀模型研究进展
郭兴月;王添;程圣东;李占斌;土壤侵蚀模型是定量预测土壤侵蚀程度的一种重要方法，对“山水林田湖草沙冰”系统治理具有重要意义。为进一步认识国内外土壤侵蚀模型研究进展，了解前沿方向，运用CiteSpace与VOSviewer软件，分析1991-2020年国内外土壤侵蚀模型的研究进展。以中国知网核心期刊和WoS数据库核心馆藏为数据源。分析结果显示，目前国内该领域的研究前沿方向是：优化不同土壤种类条件下的土壤侵蚀模型；将遥感技术与模型改进相结合，提高预测精度；以解决实际应用问题。国际的研究前沿方向是通过指纹识别技术示踪河道泥沙来源，逆推不同地区的侵蚀泥沙产出占比；解决黄土高原易侵蚀引起的高产沙问题。
基于Flow-3D的圆柱形桥墩局部冲刷大涡模拟
张曙光;尹进步;张根广;为预测圆柱形桥墩周围的局部冲刷坑形态和最大冲坑深度,基于Flow-3D软件的水动力学模块和泥沙输运模块对桥墩附近局部冲刷进行了三维数值模拟。以Melville冲刷试验为原型,采用LES大涡模拟方法,模拟了桥墩附近湍流流场。以床面瞬时切应力作为泥沙起动、输移条件,采用Van Rijn输沙率公式计算床面冲淤。采用FAVOR技术追踪河床形态变化,得到了桥墩附近局部冲刷形态。经实测资料验证,计算结果与模型实测的冲坑形态及最大冲坑深度基本吻合。
