基于Zeta电位及微观形态的极细石英质粉砂絮凝特性研究
姚鹏;赵欣;董嘉威;王远;苏敏;细颗粒泥沙絮凝影响其输移与岸滩演变，研究细颗粒泥沙的絮凝特性与机理具有重要意义。选取极细石英质粉砂作为典型非黏土矿物，以高岭土作为典型黏土矿物对照组，通过分析两种样本的级配、微观形态及其在不同浓度的NaCl与CaCl2溶液中Zeta电位变化，研究石英质粉砂颗粒的絮凝特性。研究发现，极细石英质粉砂在清水中可发生絮凝，并以细颗粒聚合为主要絮凝形式。随着电解质溶液浓度升高，两种矿物颗粒表面Zeta电位均先陡增、后波动，但二者波动中心与幅度存在差异。粒径小于8μm的非黏土矿物组分絮凝后，其絮团电位随电解质浓度的变化趋势及级配参数与黏土矿物类似，建议对此类非黏土矿物泥沙颗粒采用黏性沙理论计算絮团尺寸与沉速。
黏性泥沙含量对富粉砂床面沙纹特征影响试验研究
李宸锐;许春阳;陈永平;何哲遵;粉砂含量超过60%、黏土含量低于20%的富粉砂床面广泛分布于江苏沿海，而学界针对此类床面的沙纹特征研究较少，其特征是否与现有的砂-泥混合床面相关研究成果相同尚不清晰。为弥补现有研究不足，采用4组黏性泥沙含量(8μm以下颗粒)依次为2.1%、6.2%、8.5%、10.1%的富粉砂沙样进行单向恒定流(流速40 cm/s)试验。当黏性泥沙含量较小时，富粉砂床面仍属于非黏性床面，随着黏性泥沙含量的增加，沙纹出现的时间和达到平衡状态所需的发育时间逐渐增加，平衡时其形态尺寸逐渐减小，波长和波高的平均发育速率持续降低。当黏性泥沙含量继续增加，床面形态转变为黏性床面，各参数趋于稳定。
黄土区典型流域土壤有机碳-无机碳转化及驱动因素
张健先;张铁钢;张永娥;张晓明;陈庆伟;朱元吉;刘博;土壤碳库通过有机碳固存与分解和无机碳沉淀与重组维持动态平衡，主导干旱半干旱区陆地碳循环。在气候干旱、养分贫乏的环境中，无机碳是碳库主体，而对有机碳向无机碳的转化缺乏认识。以内蒙古满连沟小流域为对象，结合野外采样与碳稳定同位素分析，揭示黄土区典型流域土壤有机碳-无机碳转化机制及驱动因素。研究结果表明：人工林地和草地均显著提高有机碳含量，林地最高，且无机碳向深层富集，而沟壁裸地表层无机碳含量最高。沟壁裸地土壤呼吸释放CO2量最大，有机碳向无机碳转化强于修复区，但整体转移量较低，仅0.039 g/kg。颗粒有机碳主导草地修复区的有机碳-无机碳转化，林地则受土壤含水量相对驱动。
地形数据及因子对山地流域RUSLE-SEDD模型的影响研究
单文清;秦伟;刘飞;张艾琳;丁琳;周金星;黄婷婷;选取典型山地流域(昭觉河流域),在4种分辨率DEM、2种坡长因子算法和6种坡长截断值组合情景下，应用RUSLE-SEDD模型计算流域1990—2022年逐年输沙，并与实测值对比精度变化，采用PLS-SEM揭示地形数据及因子对模型结果的影响，结果表明：SFBUFL和GFBUCA算法分别更适宜分辨率小于30 m与大于60 m的DEM数据，且SFBUFL算法对DEM分辨率变化响应更明显；基于SFBUFL算法的模型计算中，DEM分辨率和坡长截断值在年际输沙变化中共同发挥27%的影响贡献；对山地流域而言，若选用基于优于30 m分辨率DEM,坡长截断值建议依据实际地形在45～80 m范围内选取。
乌东德水库蓄水前后泥沙冲淤特性分析
路子岩;邓安军;董先勇;冯志毅;杜泽东;唐尧;吕瑞茹;基于乌东德水库2013—2023年断面实测数据，分析了不同时期库区河道冲淤演变特性。结果表明：天然时期，受金沙江中游及雅砻江水库拦沙影响，干流河道整体呈微冲态势，空间上呈“上冲下淤”的特点。施工期，河道整体微淤，但“上冲下淤”的空间分布特征不变。水库运行期，干支流共淤积泥沙5 583.6万m3,淤损死库容0.95%,侵占调节库容0.21%;干流纵向上呈“中间大，两端小”的淤积分布，垂向上以死库容淤积为主；由于区间来沙作用，干流深泓纵剖面抬升较为均匀；受上游来沙与干流倒灌影响，支流河口以龙川江淤积最多，河口段平均抬高2.6 m;雅砻江微冲，河口段平均切深0.1 m。
滴灌首部过滤式沉沙池沉沙特性与结构优化研究
伍洪平;叶含春;王振华;李淼;张金珠;陈柏舟;针对滴灌系统首部沉沙池沉沙效率低的技术瓶颈，提出S型串联隔板与30～60目多级滤网的优化方案。通过物理模型试验，揭示滤网高度与目数对沉沙效率的影响规律。试验采用三因素三水平全因子设计，设置流量(4、8、12 m3/h)、入池含沙量(1、5、9 g/L)和滤网高度(15、20、25 cm)3个变量，共27组试验工况，并设置无隔板无滤网和有隔板无滤网2种对比试验组。研究结果表明：优化方案可显著提升沉沙效率24.73%～48.16%，系统总拦沙率达78.83%，其中滤网高25 cm在低含沙量1 g/L时拦沙率最优达89.54%。通过全因子试验分析，明确了各参数对沉沙效率的影响规律，研究成果可为滴灌系统首部沉沙池的优化设计提供理论依据和技术参数。
基于马卡维耶夫法与地貌-水文指标的造床流量综合确定研究——以老哈河为例
吴博;李光华;田付玮;造床流量是河流地貌演变与生态修复的核心参数。传统单一方法在确定造床流量时存在显著不确定性。基于老哈河兴隆坡水文站采用马卡维耶夫法计算的多年平均输沙功率相应造床流量，河道形态地貌学识别的平滩流量，以及水文统计不同保证率对应的流量值，引入熵权法构建了加权综合判定模型。综合确定老哈河兴隆坡站的综合造床流量为286 m3/s，并通过河道多年平均形态及历史演变过程验证了模型的合理性。研究成果对老哈河流域的河道治理、生态流量保障及洪泛区管理具有重要的实践指导意义，同时对北方季节性、多沙性河流的造床流量计算提供方法借鉴。
粗糙床面非均匀颗粒分选作用下的团聚特性试验研究
杨长睿;张鹏;郭率;邓乐乐;关见朝;张磊;非均匀泥沙颗粒活动对河床演变及稳定性影响显著。为探究在水流分选作用下非均匀颗粒的团聚特性，采用不同粒径颗粒开展水槽试验研究。在不同水流条件下，通过高清摄像拍摄非均匀颗粒的运动过程。颗粒在水流分选作用下形成四种类型团聚体，包括条型、弧型、三角型、菱型。条型头部捕获颗粒形成颗粒堆积；尾部颗粒挤靠力减弱，大颗粒在水流作用下移动，使条型向弧型转变。弧型尾部受水流干扰发生推移，演化为闭合的三角型与菱型。采用占比差值判断团聚体稳定性，条型和弧型受水流影响显著，稳定性相对较弱，菱型稳定性最强，三角型次之。本研究系统揭示了非均匀颗粒在水流分选下的团聚特性与演变规律，为河床稳定性调控提供了量化依据。
H. A. 爱因斯坦-钱宁河工模型相似律及应用
王殿常;杨胜发;刘春晶;李丹勋;王兴奎;河工模型试验在水利工程建设中发挥了重要的作用。虽然模型比尺的研究不断改进和完善，但是对于水流挟沙力、颗粒沉速及推移质运动相似等比尺仍存在一些分歧。遵循H. A. 爱因斯坦和钱宁的河工模型相似理论，以河流动力学原理为基础，论证了能保证泥沙沉降和悬浮同时相似的沉速比尺，根据修正的Einstein 公式推导了推移质运动的相似比尺，提出了模型变态率的限制条件。研究验证了前人经过长期的理论研究和实践应用得出的相似比尺和研究方法的可靠性，以重庆小南海电站的模型设计为例，检验了各种相似比尺选取的合理性。
密云水库上游白河流域水沙变化及其驱动因素
王槿妍;王玉雪;崔寅鹤;范强;侯燕翔;吴熠伟;刘婷婷;为深入探究气候变化和人类活动耦合影响下河川径流量和输沙量的变化规律，以密云水库为研究对象，基于1961—2024年 的水沙实测数据，揭示近60年来白河入库水沙变化及其驱动因素。研究结果表明：密云水库入库径流量和输沙量均呈显著减少趋势，其中年均径流量在基准期(1960—1987年)至变化期(1988—2024年)减少约3.3亿m3，输沙量相应减少225.44万t；水沙关系在1974年前后发生突变，且人类活动是导致变化期水沙减少的主要原因，其对径流减少的贡献率达97%，对输沙减少的贡献率为64%。输沙变化主要受植被覆盖与土地利用等因素影响，与径流量和建筑用地面积呈显著正相关，而与归一化植被指数(NDVI)和水域面积呈显著负相关；降水量对输沙量的影响不显著。进一步构建了输沙?驱动因素关系模型，量化了各因子的相对作用。成果可为密云水库水资源管理与水量科学调配提供依据。
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。
