土力学溃坝模型的理论与方法评价
巨江;刘少斌;张若羽;兰志良;土力学溃坝模型理论和方法不成熟，包括溃口侵蚀方程漏掉了溃口长度和坝体干容重，溃口纵剖面形状人为假设，溃口横向展宽依赖于侵蚀深度等缺陷，导致计算的溃口流量与流速过程线，溃口下切与库水位降落过程线，溃口展宽过程线均与实测资料偏差较大，甚至规律性失真。溃坝扩散模型在经历了溃口纵剖面下切与横断面展宽的中间验证后，又用堰塞湖溃坝和土石坝溃坝实测资料与土力学方法最终对比，更客观地揭示了溃坝机理和规律。反映了坝体几何尺寸、材料特性、溃口水力特性及库容特性对溃口发展的综合影响，在溃坝应急抢险及数字模型平台中具有广泛的应用前景。
紊动和含沙量对悬沙絮凝影响的试验研究
刘洁;谢东芝;周鹏;根据三峡库区悬沙特性配制试验沙样，利用粒子追踪系统在大型水箱中开展絮凝试验。结果表明，絮凝作用下泥沙粒子通过搭接形成了不同形状的多孔结构，直接影响絮团的密实程度。存在最佳紊动剪切率使絮团发育达到峰值，其值介于12～18 s~(-1)之间，低于最佳紊动剪切率时，絮团中值粒径随剪切率的增大而增大，高于最佳紊动剪切率时，絮团中值粒径随剪切率的增大而减小；随着初始含沙量的增加，当紊动剪切率较低时，絮团中值粒径先增大后减小，平均分形维数则先减小后增大；当紊动剪切率较高时，絮团中值粒径整体上呈减小趋势，平均分形维数整体上呈增大趋势。
加糙壅水相似特性试验研究
许光祥;黄爱博;王松宁;童思陈;在山区航道整治工程中，常见滩下筑坝壅高水位以整治上游滩险的工程措施，但筑坝处跌水会形成局部陡比降，有碍船舶通航。如果采用滩下河段加糙的方式产生壅水，其分散布置的形式则可克服此不足，但加糙与壅水之间的相似关系有待研究。结合理论分析、现有研究成果和水槽模型试验，对加糙颗粒与水位壅高之间的相似关系进行了研究。试验采用预制混凝土方块作为加糙颗粒，按2.5倍加糙粒径的间距进行梅花型加糙布置，试验工况包括5种加糙粒径(5～80 mm)和3级流量。研究结果表明，模型加糙形成的水位壅高，不能直接按几何比尺进行还原，应按几何比尺的1/3次方还原，即壅高比尺与几何比尺应遵循1/3次方的关系。
长江中下游干流含沙量变化特征
叶新;郭磊城;陈嘉民;朱春燕;由于气候变化和人类活动的影响，长江中下游干流的水沙过程发生显著变化。含沙量是反映水沙关系的重要指标，为了明晰新形势下长江中下游含沙量变化的特征，基于实测数据分析了含沙量的时空变化过程。受上游来沙减少影响和床沙粗化向下游传递，荆江河段含沙量极低，河床的泥沙补给作用减弱，洞庭湖和鄱阳湖等湖泊及支流的泥沙输入对中下游干流的贡献增加，对增大长江下游及河口的输沙量起到关键作用。
泾渭河高含沙洪水水沙关系及其协调性判定
冯普林;王海军;李茜;张涛;包岁利;基于泾渭河控制站高含沙洪水资料分析，提出了基于河流控制断面径流和输沙之间均衡关系的水沙关系概念，探讨了瞬时水沙关系曲线、逐日短历时水沙关系曲线、年及场次洪水水沙关系曲线的幂函数表达形式。从水沙运动与河床冲淤响应的角度，说明了来沙系数是水沙过程含沙量与流量大小的对比关系这一物理意义，提出了基于水沙运动与河床冲淤响应的水沙关系协调性判定方法，并利用水沙协调度指标反映其协调性程度。提出了构建高含沙洪水及河道监测分析体系、制定水沙调控调度预案、建立规范有效的运作机制等高含沙洪水防御措施建议。
沙漠公路阻沙措施优化及防护效果研究
李良英;李琦;王旭;辛国伟;王振强;阻沙栅栏作为沙漠公路防护的第一道屏障，对公路安全至关重要，采用CFD数值模拟，对比分析阻沙栅栏改进前后防风阻沙效果，结果表明：采用阻沙栅栏高度2.5 m、布设间距20 m改进方案时，相较改进前，第一、二道阻沙栅栏间近地表水平风速和平均防风效率变化不大；第二、三道阻沙栅栏间和第三道阻沙栅栏至高立式大网格沙障间，近地表水平风速分别降低了13.63%和17.63%，平均防风效率分别提高10.26%和18.46%；三道阻沙栅栏后方区域积沙厚度分别增加了15.79%、50%和40%。采用改进方案时，沙粒沉积范围完全覆盖整个积沙区间，路堤顶面积沙明显减少，具有良好的防风阻沙效果。
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。结果显示，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。最后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。
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。
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8 μm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8 μm成分占比等参数构建了泥沙结构浓度的经验公式。
格库铁路应急防沙措施防护效果及优化研究
景文宏;风沙危害一直是困扰沙区铁路安全运营的主要因素。为研究格库铁路应急沙障的防沙功效，基于风洞实验和数值模拟，对已有防护体系的防沙时效性及失效后所需应急措施进行研究。结果表明：已有防护体系在初始阶段可拦截过境大部分沙粒，但在较长时间后，沙粒易越过防沙体系在迎风侧形成积沙。在路基迎风侧设置应急措施能显著减少轨道积沙。实体式应急沙障作用下集沙仪中积沙量最少，孔隙率60%应急措施下集沙仪中积沙量最多，孔隙率15%和30%应急措施下集沙仪中积沙量次中。应急沙障的孔隙率增大并不能起到较好的防沙效果，在实体式沙障顶部1/3处设置孔隙后，较实体式沙障减少路面积沙约20%，较孔隙率15%和30%应急沙障减少约38%和56%，可达到较好的防护效果。
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。
