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基于ADCP和OBS观测的洋山港关键断面水沙通量研究
英晓明;丁平兴;胡克林;吴辉;应用声学多普勒流速剖面仪观测洋山港关键断面剖面水深和流速,同时应用OBS观测断面上代表点处剖面水体浊度,采用通量守恒原理,使用横向均匀、垂向时变的网格,经过时间和空间插值,计算得到大小潮期间洋山港五个主要汊道断面的水沙通量。结果表明,在一个潮周期中,各断面基本上落潮历时大于涨潮历时,但小潮时,断面3落潮历时稍小于涨潮历时。断面5是港区主要的进沙通道,且大潮时该断面净输水输沙方向相反。综合大小潮水沙通量结果,水通量基本守恒,港区内净进沙约5.44万m3/天(2008年8月),以此作为洪季的日平均净输沙量,则洪季港区内净进沙约489.4万m3(三个月),港区内局部表现为淤积。颗珠山汊道洪季净输出沙量约231.3万m3,是重要的出沙通道。
论三峡水库泥沙淤积的控制──处理三峡水库泥沙的策略与措施
韩其为，何明民本文专门论述三峡水库泥沙淤积的控制，它是解决三峡工程泥沙问题的关键之一．首先介绍了根据多年研究，提出的利用水库长期使用方法，控制库容淤积，从而能保证绝大部分防洪库容和调节库容．其次提出按照水库淤积和回水的相互作用，利用防洪限制水位控制库尾回水抬高、特别是重庆市洪水位抬高，以尽可能减少中、后期淹没．第三、着重阐述了在三峡水库泥沙研究中为了增加水库航深，首次提出航运控制调度的概念，以限制枯水期水位消落，增加其航深．在此基础上从水库淤积控制角度论述了三峡水库运用水位的选择．
黄河下游断面法与沙量法冲淤计算成果比较及输沙率资料修正
申冠卿;姜乃迁;张原锋;尚红霞;由于黄河下游各站实测输沙率资料普遍存在漏测现象及部分测次单断沙关系代表性差等原因,造成断面法与沙量平衡法计算冲淤量在一些河段存在着定量甚至定性上的差别,以花园口以上和高村至艾山两河段表现最为突出。研究表明,黄河下游断面法冲淤量不存在累积性误差,它可以真实反映不同阶段泥沙在河道纵横向的沉积量及其随时间的变化过程;而沙量平衡法计算冲淤时在一些河段则存在明显的失真现象。野外观测的输沙率资料是研究洪水期泥沙调整与水沙间关系、深化河床演变基本规律的基础,为此有必要对输沙率资料进行修正。输沙率修正的主要是在爱因斯坦全沙计算结果分析的基础上,建立输沙率修正系数与实测含沙量间的关系,修正后的输沙率资料基本能反映黄河下游各河段的实际冲淤情况。
阶梯溢洪道水力特性及下游冲刷三维数值模拟
张辉;喻双林;杨阳;虞邦义;基于VOF法的RNG k-ε双方程紊流数学模型,对阶梯溢洪道水流压强特性及下游局部冲刷坑的形态和发展进行了三维数值模拟。结果表明:数值模拟结果与试验值吻合良好;台阶面流速沿着台阶凸角的连线形成一个"伪底",流速与坡面近似平行,各个台阶与主流之间存在一个三角形空腔,形成顺时针旋转的漩涡。漩涡中心速度趋近于零,向外逐渐增大,水流表面的流速为最大值。阶梯立面靠近凸角处产生最小压强值,在阶梯水平面从凹角到凸角压强先增大,增大至最大值后又减小。计算了下游冲刷坑的范围及最大冲刷深度,定量给出了冲刷坑最深点流速与冲刷深度的关系。
二次流对微弯河段水沙输移影响的数值模拟研究
邓春艳;夏军强;宗全利;许全喜;二次流运动是影响弯道内流速、含沙量分布及河床冲淤变形的重要因素。以往二维数学模型很少考虑二次流运动对水沙输移的影响。本文采用Delft3D模型的二维计算模块,通过在水沙输移方程中添加附加应力项来考虑二次流运动的影响,计算了不同流量级时荆江沙市微弯河段的水沙要素分布,并用实测流速和含沙量资料验证了模型的可靠性。在此基础上,详细分析了二次流运动对流速、含沙量分布的影响,以及上游来流量大小与二次流对水沙输移影响程度的关系。最后对水流运动方程中的二次流附加应力项、水面比降项及阻力项的大小进行了量级分析。这些计算结果表明:二次流对水沙输移的影响程度随着来流量的增加而增大,但在微弯河段其影响程度很小。
永定河超大洪水条件下二维水沙数值模拟
王健宇;何国建;方红卫;王远航;永定河是北京地区最大的河流,河道弯曲,部分河道狭窄,河床地形复杂,且河道内桥梁、闸坝很多,准确计算超大洪水条件下的水位变化、河道冲淤对保障首都北京的防洪安全具有重要意义。基于二维浅水方程和不平衡推移质输沙模式,建立了平面二维水沙数学模型,并采用无结构网格有限体积法进行离散。经不同工况下进行的实体模型实验对比,计算结果与物理模型实验值吻合较好。在此基础上,分析了百年一遇和万年一遇洪水条件下的河道内水深、洪水可能的淹没范围及河床冲淤变化强度,为永定河堤防安全评价、综合治理方案设计提供了技术支撑。
二维非恒定粘性泥石流运动堆积的数值模拟
胡健;匡尚富;徐永年;以结构二相流模型为基础,建立了二维粘性泥石流运动堆积的数学模型。模型采用三角网格的有限差分方法,具有计算效率高、边界处理精度高的优点。针对粘性泥石流运动速度快、龙头部位前缘坡度陡的特性,简述了计算中的动边界处理及泥石流停积条件的处理方法。以云南东川蒋家沟泥石流堆积试验为例,模拟了不同来流补给量下粘性泥石流的运动堆积过程。
双向环形水槽流速分布规律试验研究
王捷;周晶晶;张长宽;环形水槽以其能满足细颗粒泥沙沉降所需的距离要求、无流入口和流出口的影响已被广泛使用在细颗粒泥沙运动规律的研究中。为最大程度地削弱横向流,采用环形槽、剪力环同时反向旋转,拟合出剪力环和环形槽的最佳转速比曲线,并在清水率定的过程中采用旋浆式流速仪测量不同水深、多级转速下环形水槽的分层流速。试验数据表明环形水槽中线处垂线流速分布呈S型,流速在边界处有较大的梯度,在流场中心区域分布较均匀,可用三次函数进行拟合。流速沿槽宽呈线性分布,由外壁向内壁递减,使得各断面流速分布相同,可以模拟无限长直水槽。
粗化床面发展过程中非均匀沙起动试验研究
刘春晶;陈月;张凌峰;张宇;非均匀沙在水流作用下会形成表层粒径大于底层的床面粗化现象，同时表层粗颗粒还会形成聚集结构体。已有非均匀沙起动研究仅考虑粒径差异，对多颗粒组成的粗化结构体及其影响问题考虑不足。在水槽中开展了非均匀沙床面粗化发展过程试验，分析了粗化床面条件下的起动条件及起动判别标准。结果表明，粗化床面发展可分为中粗颗粒出露、中颗粒结构体形成、粗颗粒结构体形成等3个阶段，粗化结构体对泥沙颗粒的起动和输移造成较大影响。粗化床面条件下非均匀沙起动临界希尔兹参数为0.015 5～0.023 5,小于均匀沙床面。USACE输沙率标准不适用于非均匀沙粗化床面，而Parker标准与韩其为标准均可在一定程度上反映非均匀沙粗化对泥沙起动的影响，其中韩其为标准与实测值更接近。