河流网引水分沙的动力学瞬态模拟

汇流是河网上最基本的自然过程.引流则通常与水利工程相关.汇流和引流都会引起水沙变化,进而影响河道冲淤状态的变化.相较而言,对河道冲淤状态的研究更具现实意义.通过建立基于汇流-引流的河流网泥沙动力学模型,分析了在某一河段引流对其下游河段的影响,探讨了水沙变化与河道的冲淤调整.模型的模拟结果能够定性再现黄河上引流与河道冲淤之间的关系,即"引流增淤".瞬态过程显示了冲淤动力学对分流比的强烈依赖:显示了冲淤动力学对水沙条件的复杂依赖.本研究发现了冲淤量沿程分布的指数标度律,获得了关于河网泥沙输移动力学的一些新理解.     

正交曲线坐标系准三维全沙数学模型

为了定量地预测规划河道特别是规划河堰附近的河床冲淤情况,做好拦河堰与河道的规划工作,建立了一个能考虑各泥沙粒径组的级配、流线曲率与流路曲率的差异以及能同时对推移质与悬移质泥沙进行计算的正交曲线坐标系准三维全沙数学模型.用正规划重建倒伏式拦河堰的某河的现有河道实测资料对该模型进行了验证.验证结果表明,冲淤计算结果与实测结果基本一致.以该河规划重建的倒伏式拦河堰为讨论对象,取其上下游一定的规划河道区间为计算河段,对设计洪水时的冲淤情况进行了模拟预测.预测结果表明:该模型的水位计算结果与一维非均匀流模型的计算结果基本一致并更符合河道的地形特征,河道冲淤趋势符合河道及水流的特征;规划堰上下游附近的河床冲刷量最大为3.0 m,整个计算河段的冲淤量也在-3.0~3.0 m范围内.可见,规划河道具有较好的稳定性,规划堰的选址是比较合适的.     

长江岸带马鞍山段河道变迁与岸崩形成机理研究

河道变迁极易引起岸崩,同时,受岸崩影响,管涌、流土、沙土液化等地质灾害问题也易于发生。故开展河道变迁过程以及岸崩形成机理的研究对预防和治理灾害具有重要意义。以长江马鞍山岸带为研究对象,归纳总结了该处河道变迁过程并预测其发展趋势,在此基础上,从地形地质因素、水动力因素、气象因素等方面分析了岸崩的形成机理。研究结果表明:岸带左岸受江水掏蚀作用强烈,右岸抗冲刷掏蚀能力强,较稳定;在两汊汇交处岸崩极为强烈,弯道环流冲蚀和掏蚀作用明显;枯水期,水位下降也是岸崩的重要原因。另外,风浪,机动船、建设工程都是岸带崩淤的重要影响因素。     

外分单汊的常曲率弯道水流特征有效模拟

针对健康生态环境下的河道系统性向外分汊演化、河道-植物和谐发展现象，以实际河型资料特征统计为基础，设计了外分单汊的常曲率弯道水流特征数模试验，研究了主弯道不同弯曲比率和汊道出口不同开闭条件的影响.汊道的存在对主河道下游蜿蜒迁移趋势具有强化效应，且此效应以临界弯曲条件(曲率半径/河宽=3.0)为中心向更强弯和更缓弯发展趋势双向扩散.汊道的存在引起弯道下游横断面凹岸侧近底部“强-正涡量区”与凸岸侧近水面“弱-负涡量区”的此消彼长，两者最终相互中和、抵消.汊道出口的自由出流引起弯道下游横断面和整体近床水平面螺旋流强度的大幅减小和强弯条件下弯段上游横断面螺旋流强度的明显增大.壁面切应力在分叉口头部趋小，在局部汇流区趋大，且在汊道出口自由出流时二者均大幅增大，分叉口对应的主河道凸岸侧下游壁面和弯道最下游1/4段床面切应力均降至极低.该研究为河道系统中植物发展的和谐物理空间设计提供了基础性水信息支持.     

河流网泥沙输移过程的瞬态特点

根据水流携沙力及其与河道冲淤态之间的反馈自调节机制,提出了一个枯水期河流网上的泥沙输移模型.利用该模型进行的模拟研究表明,流量改变所引起的水流携沙力同河道冲淤量的变化几乎是相反的.这实际预示着泥沙输移动力学的一种自组织特征:依据河道冲淤情况,水流携沙力所作出的自我调节将趋向于抑制河道大量冲刷或大量淤积.泥沙输移动力学过程的瞬态可以区分为对来水来沙条件改变作出快速响应的快瞬态和在稳定水沙条件下的趋向于稳态的缓慢过程,即慢瞬态.由于出流携沙力的变化相对于入流携沙力的调节滞后一个时步,从而对应流量增减时的冲淤量作相反变化.因此,流域降水的涨落对维持河道相对稳定的冲淤状态起重要作用.     

水沙变化过程冲淤转变双临界现象的模拟研究

河道冲淤态强烈依赖于水沙输入,冲积河流一般都会呈现随含沙量变化冲淤转变的双临界现象.本文建议一个基于水流携沙力受河道冲淤态反馈调节的泥沙输移模型.模拟结果能够展示双临界现象.比较模型所采用的2个水沙关系经验公式[6],发现只有采用枯水期公式S=AQn才能出现双临界现象,表明这个水沙关系普适于一般的冲积河流.     

河流网泥沙输移过程的瞬态特点

根据水流携沙力及其与河道冲淤态之间的反馈自调节机制,提出了一个枯水期河流网上的泥沙输移模型.利用该模型进行的模拟研究表明,流量改变所引起的水流携沙力和河道冲淤量的变化几乎是相反的.这实际预示着泥沙输移动力学的一种自组织特征:依据河道冲淤情况,水流携沙力所作出的自我调节将趋向于抑制河道大量冲刷或大量淤积,泥沙输移动力学过程的瞬态可以区分为对来水来沙条件作出快速响应的快瞬态和在稳定水沙条件下的趋向于稳态的通过慢过程即慢瞬态.由于出流携沙力的变化相对于入流携沙力的调节滞后一个时步,从而对应流量增减时的冲淤量作相反变化.因此,流域降水的涨落对维持河道相对稳定的冲淤状态起重要作用.     

河流网上泥沙冲淤动力学模型的建立与模拟

基于不同级别支流的汇流建立了枯水期河流网上的泥沙冲淤动力学模型.计算结果显示稳态下泥沙冲淤量在河段上的分布服从指数标度规律.利用黄河枯水期的实测数据与计算结果作对比,证明该模型能够模拟自然河道的冲淤状态,且可以预知一定条件下的稳态.     

双龙河挡潮闸调度方案与闸下河道冲刷效果

基于MIKE21 Flow Model建立双龙河口潮流、泥沙输运及河床演变数学模型,采用实测资料对数学模型进行了验证.通过对不同冲刷方式、开闸流量以及闸门调控过程的调度方案的模拟计算,研究闸门调度方案对闸下河道冲刷效果的影响,分析河道冲淤分布、河道冲刷总量和冲刷效率变化规律.研究结果表明:河道的冲刷总量与开闸流量成正相关,但受河道地形的控导作用,河道各段冲淤分布不均.采用大流量径流冲淤时,连续开闸方式可使河道冲刷效率更高;但采用小流量径流冲淤或纳潮冲淤时,非连续开闸方式可显著提高河道冲刷效率.     

三峡库区重庆段水质模拟研究

针对三峡库区重庆段的水环境问题,分析评价了当前的水质现状和影响水环境质量的主要因素,论述了水质模拟的发展状况和在三峡库区的应用研究情况,并运用二维对流扩散水质模型,得到了典型河道污染物的浓度分布情况.结果表明:河流中污染物的扩散稀释受流速影响最大,纵向对流作用显著促进污染物在河水中的稀释扩散过程.在弯曲河道的凸岸由于受弯道环流及流速较低的影响,污染物容易出现沉淀.中心排污较岸边排污能更快地使污染物扩散稀释达到均匀.     

常曲率窄深型弯曲河流水流动力稳定特征理论研究

弯曲型河流是自然界最为常见的河流形态,河道中河床形态和河势单元的发展与水流流态转化密切相关.作为这方面的研究基础,以常曲率窄深型河流(河湾)为背景,对流动稳定性特征进行了研究,得到了弯道层流理论计算公式和临界雷诺数计算公式,对于弯道设计具有指导作用.与顺直河道相比,其稳定中性曲线沿坐标轴前移,失稳临界雷诺数增加,对扰动波数的响应范围减小,流动状态更易保持,为进一步研究河湾"点沙坝"和"自由沙坝"等河势单元的形态形成打下理论基础,丰富了非线性河流动力学理论.     

粘性泥石流弯道超高在流速计算中的应用

泥石流的流速是泥石流运动学研究的主要内容之一 ,也是泥石流工程防治必备的基本参数。前人已提出若干计算模式 ,计算值的误差因缺少验证的手段无法分析。作者提出的弯道超高现象用于泥石流流速的计算 ,一方面提供了一种以泥石流现象为基础的流速计算方法 ,另一方面也提供了一种泥石流流速的验证方法。该文应用物体作离心圆周运动的物理学基本原理和方程 ,推出泥石流弯道运动的速度与弯道曲率半径的关系 ;同时分析出泥石流弯道超高的本质原因为泥石流凹岸与凸岸的速度差产生的动能差所致 ,即可建立动能与超高势能的平衡方程。联立方程即可分别求出凹岸和凸岸的泥石流流速 ,流速由凹岸向凸岸逐渐增加 ,取其平均值即为泥石流的平均流速。以滇东北蒋家沟一支沟大凹子沟 1994年 6月 16日的一场泥石流的弯道超高测量分析为例验证 ,获得初步成功。结合其他参数的测量可计算流量并分析泥石流的加速或减速的运动过程。     

复杂河道环境内水流冲击桥墩的数值模拟——以广安五福桥为例

广安市拟在西溪河原拱桥上游修建行车桥改善城市交通,桥梁拟建于河道弯顶处,拟建位置上下游涉水建筑物较多,汛期时桥墩周围水动力环境较为复杂。为研究汛期时弯道处桥墩受水流冲击的规律,以FLOW-3D水动力学数值模拟软件为研究工具对固定工况中水流冲击圆柱形桥墩的过程进行数值模拟。将河道模型拆分为简单模型进行模拟,发现模拟计算结果与经验公式结果较为吻合,在该基础上进行数值模拟,研究结果表明：(1)河道中景观闸与拱桥间为水流急变区,可能对河床及桥墩底部造成冲刷;(2)拟建桥区水流对桥墩的冲击压力时程变化呈现不规律脉动,主频范围为0~0.02Hz;(3)凹岸桥墩所受水流冲击力明显大于凸岸,随着流量增大,凹岸桥墩受力方向与顺河向的正夹角增大,凸岸桥墩受力与顺河向的负夹角减小。     

饶阳凹陷留西地区馆陶组沉积相研究

以岩心观察、测井曲线分析以及室内试验分析为基础,开展单井相、测井相、平面相等分析,对研究区馆陶组沉积微相类型、展布特征及其演化规律进行了系统全面的研究.研究表明:研究区以辫状河和曲流河沉积为主,主要发育心滩、道间滩地、道间洼地、边滩、天然堤、决口扇、河漫滩等沉积微相类型;受基准面升降与沉积物供应的作用,该区河流相砂体自下而上演化大致经历了辫状河繁盛发育期、辫-曲共存发育期、曲流河繁盛发育期以及辫状河发育期4个阶段.     

顺直河道低水生态修复理念与方法

顺直河道存在形态单一、生态退化等问题,修复河道的蜿蜒性是改善其生态环境的重要措施。针对多数顺直河道具有河宽受限、短期防洪为主等特点,提出在低水期通过设置生态修复建筑物以营造低水蜿蜒流动形态的理念;根据水动力和生态要求,提出蜿蜒河槽设计参数的确定方法,布置合适的生态修复建筑物以构建低水蜿蜒流动形态;结合顺直河道特点与修复目标要求,对低水蜿蜒河槽构建的应用前景作了展望。     

Study on Project Progress Curve Model

Because of the discrepancy of project types, the project progress curves present different characteristics. Studying project progress curves can reduce management risk of project and overall grasp the enforcement condition of the project. Combining project characteristic, this paper reaches 4 kinds of project progress curve patterns. If the front of the progress curve is concave, and its rear is protruding in the break point, it is named as S model. If its front is protruding and its rear is concave in the break point, it is named as the reverse side of S model. If the front and rear are concave in the break point, it is named as J model, and two half sections are both upward protruding, it is named as the reverse side of J model. Through a case study, it shows that application project progress curve model can better raise project management.     

浅水三角洲分流河道砂体内部结构及其对气水分布的影响——以四川盆地中江气田沙溪庙组为例

研究四川盆地中江气田中侏罗统沙溪庙组河道砂体内部结构特征及其对气水分布的影响.在现代沉积、野外露头、岩心、测井、地震资料和生产测试资料的基础上,开展了浅水三角洲分流河道砂体内部结构特征研究,建立了相应的构型模式,分析了不同河道构型模式下的气水分布特征.结果表明:沙溪庙组为曲流河入湖的河控浅水三角洲平原—前缘沉积,发育曲...     

带钢控冷过程温度计算二次曲线方法分析与应用

考虑带钢导热系数是温度的线性函数,由厚度方向一维导热方程,推导出能够表征二次曲线凸凹形式的厚向温度分布方程,得出导热系数随温度的变化增减趋势的不同,决定了温度分布二次曲线凸凹形式不同的结论.针对不同的温度分布形式,推出相应的平均温度与表面温度间的转换关系.该关系解决了热带钢轧后控冷过程中,较厚规格产品利用传统的二次曲线近似拟合厚度方向实际温度曲线时,选取凸凹形式不同的二次曲线导致平均温度的计算结果不同的问题.并将此关系应用于现场实际,提高了在线卷取温度控制模型的设定精度.     

Snakes外力场的改进及其左心室MRI的精确分割

参数活动轮廓模型（Snakes）分割图像时有两个明显的缺陷：要求初始轮廓线位于图像特征附近，且对深度凹陷区域的分割也不理想。基于梯度向量流（GVF）Snakes较好地解决了传统Snakes的两个本质缺陷。但是，由于GVF Snakes内力的性质和GVF的光滑性，使得对曲率大的边缘点不能精确定位。该文通过采用各向异性方程对图像扩散平滑和边缘增强，改善计算势能力场和梯度向量力场指向边缘的精确度。两种力场的有机组合作为Snakes的外力场。这种新的力场Snakes具有GVF Snakes和势能力场Snakes的优点，对左心室核磁共振图像（MRI）进行分割能得到精确的边缘轮廓。