山区性河流水面线计算改进

通过改进动能修正系数和引入综合局部系数,克服了常规的水面线计算方法计算山区性河段水面线时出现的下游水头比上游水头大或糙率、局部损失系数变化较大的问题,避免了在计算山区性河流水面线时使用虚糙率在物理概念上解释困难和扣死水操作复杂等缺点.通过改进的遗传算法对糙率、局部损失系数或综合局部系数等进行优化选择,使参数选择更加合理.通过对蓬莱滩河段水面线计算并和传统的方法进行比较证明该方法对山区性河流水面线的计算是行之有效的.     

非棱柱形河渠水面线计算的通用方法

河道和明渠中水面曲线的计算,是水利工程和航运工程设计中经常碰到的问题。传统的计算方法往往只考虑水流的沿程摩阻损失,忽略流速水头变化的因素,和特别是忽略局部损失的影响。在天然河道、水库和渠道(包括过渡段)中,由于河槽常非简单的棱柱形,这种处理方法与实际情况就不能很好符合。本文以不均匀流的基本方程为依据,建议了考虑流速水头和局部损失的、具有通用性的图解方法。可用于非棱柱形河槽,或复合河段需要较严格地求水面曲线时的实际工程计算问题。文中还附有上述情况下降水曲线和回水曲线的计算实例和说明。     

从流域调节特性论流域汇流的线性问题

本文根据流域调节特性,用图解与数字分析方法论证流域汇流的线性与否.影响线性与否的主要因素是,流域河网特性,出口河段的坡度和河宽等水力因素,而与暴雨中心位置无关.文中还指出稳定流是水流的临时流态,并不表明流域汇流的线性与否.     

三峡工程运行后长江中游窑监滩群航道整治线宽度变化

三峡水库蓄水运行后,长江中游来水来沙和航道条件发生了很大变化,黄金航道整治面临新的挑战,从天然冲积河流导出的整治线宽度公式已不适用于坝下游河道。本文以下荆江著名的窑监滩群为例,基于唐存本的"河床断面法",根据三峡工程运行后枯水实测地形资料绘制该河段整治水位下的t-B关系曲线(最小航深-河宽关系曲线),分析了三峡工程运行后航道整治线宽度变化。研究表明,受清水冲刷影响,窑监滩群航道整治线宽度呈逐渐放宽态势,但调整幅度逐年减小,2003～2014年整治线宽度可为800～1 100m。根据2014年枯水地形资料,绘制了满足航深分别为4.5m和6.0m时整治水位-整治线宽度的关系曲线,探讨了整治水位与整治线宽度的组合关系并建立了拟合公式。研究结果可为类似滩群航道整治工程设计与维护提供依据.     

长江上游干支流交汇河段水流数学模型研究及应用

采用有限体积法,针对长江上游干支流交汇河段复杂的水流运动特点,采用贴体正交曲线坐标克服了干支流汇合处河道边界形状复杂的困难,建立了正交曲线坐标下的平面二维水流数学模型.以长江上游涪陵河段为例,进行了水面线、断面流速分布等的验证计算.验证结果与实际符合较好,表明该模型能准确模拟该河段水流运动规律,不仅可以用于该河段复杂水流运动规律的模拟,对其他类似河段数值模拟亦具有借鉴意义.     

黄河下游游荡性河道整治河弯流路方程

基于最小方差理论,对正弦派生曲线与河势流路的自然演变情况进行了对比分析．结果表明,正弦派生曲线基本可以反映天然河道自由发展河弯的河势变化形态,黄河下游游荡性河道整治的“模范河段”河弯布局与正弦派生曲线符合良好．在统计回归“模范河段”河弯布局参数的基础上,给出了正弦派生曲线中相关参数的表达式,提出了适合黄河下游游荡性河道河床演变自然规律的河弯流路基本方程．利用该方程检验了黄河下游游荡性河道整治未完善的柳园口至府君寺河段河道整治规划流路的可行性,为游荡性河道进一步整治提供了理论支撑．     

采砂深度对分汊河道影响分析

以长江天兴洲河段为例,应用一般曲线坐标系下的平面二维水沙数学模型进行研究,并采用实测水沙数据进行率定与验证,模拟了不同流量级下采砂深度不同分流比、水位和流速变化规律,并进一步选取2004年作为典型水沙年,对采砂后河段冲淤变化及采砂区内泥沙回淤率进行预测.模型成果可为本河段采砂的可行性和采砂规模控制提供科学依据.     

准二维非恒定非均匀泥沙数学模型

在一雏非恒定非均匀泥沙数学模型研究的基础上,提出了可以模拟横向冲淤变形以及河宽变化的准二维非恒定非均匀泥沙数学模型．将横断面沿河道流向分成若干个流管,对每个流管利用非耦合法分别求解水流方程和泥沙方程．运用Preissmann四点偏心隐式格式对水流连续方程和运动方程进行离散,并用追赶法求解．采用迎风格式将悬移质连续方程离散成差分方程求解．根据最小能耗率原理,判别河床冲淤变化方向,以确定河宽是否变化、该模型弥补了以往大多数准二维泥沙数学模型只能按等流量划分流管,且只能模拟恒定流、均匀沙、固定河宽情况下的河床冲淤变化的缺陷．利用青铜峡水库实测的水沙资料,对所建立的模型进行了验证,计算结果与实测值吻合良好．     

复杂下垫面近地面层湍流特征的研究

本文使用小波变换方法研究了下垫面对近地面层湍流特征的影响.研究表明,各向同性系数(ISO)可以很好的描述近地面层湍流各向同性特征的日变化,其中,ISO0.7等值线可以作为一条代表性曲线来直观刻画湍流各向同性的尺度范围.在对不同风向及风向转变过程中ISO0.7等值线的变化特征进行研究后发现,ISO0.7尺度范围主要受源区下垫面特征的影响:当风从陆面吹来时,ISO0.7尺度较小;从水面吹来时ISO0.7尺度较大;而从水陆混合下垫面吹来时ISO0.7尺度介于陆地和水面之间;当风向在水面风和陆面风不断转变并达到均衡时的情况与水陆混合下垫面的情况较为接近;当风向持续从一种新下垫面吹向原下垫面时,ISO0.7将逐渐从原下垫面对应的尺度范围过渡新下垫面的尺度范围.     

护岸工程对河道行洪的影响研究

用数学模型模拟计算了广西藤县城区防洪护岸工程所在浔法河段的水面线和流速分布,分析该护岸工程对浔江河段行洪的影响范围、程度及河床演变趋势。     

利用Langmuir技术构筑的光抗蚀剂聚合物纳米薄膜的表面微观结构及在光刻蚀方面的应用(Ⅰ): 气液界面上聚合物单分子膜表面行为的研究

合成了含有缩酮保护基团的共聚物聚N-十二烷基丙烯酰胺/1.4-二噁螺环[4,4]壬烷-2-亚甲基甲基丙烯酸酯pDDMA/DNMMA,并用Langmuir技术构建了单层和多层纳米超薄膜,用表面压(π)和静态弹性模量(Es)随平均重复单元面积(A)的变化研究了聚合物在气/液界面上的表面行为.研究结果表明,共聚物pDDMA/DNMMA能在水面上紧密排列,形成稳定的分子取向规整的Langmuir分子膜,其单层膜的厚度为1.6nm;分子的主链平躺在水面上,分子的侧链基团以与水面呈62.夹角向上伸展.与π-A曲线相比,Es-A曲线能更清楚直观地反映单分子层在挤压过程中微观结构的变化.Es-π曲线的研究为优化拉膜工艺条件提供了可靠依据.排列紧密的单分子膜在一定的表面压下,可单层、多层均匀的转移到固体基板上,形成规整有序层状结构的LB膜.     

水葫芦对三湘江漳州师范学院河段水质影响研究

在实验室静态模拟实验条件下,研究水葫芦的生长及对水体水质的影响.实验表明在20d内,水葫芦数量增加了97%,每增殖1g水葫芦可以去除氮、磷和CODcr分别为6.62mg、0.55mg和55.84mg.在实验期间,调查了三湘江漳州师范学院段水葫芦的分布情况,并对该河段主要水质指标变化进行分析.结果表明水葫芦对该河段水质主要起净化作用.     

基于Landsat 8遥感图像信息容量与城市不透水面指数的关系研究

不透水面指数可以有效提取不透水面信息,反映城市硬化地表的覆盖度,但不能直接表征地表覆盖度的复杂度,而遥感图像信息容量是一种可以表征地表景观复杂度的指标.该文结合二者各自特点,计算出遥感图像信息容量和不透水面指数,对二者进行耦合分析,发现不同波段的信息容量与城市不透水面指数均方差的相关系数均高于0.8,二者关系密切,说明信息容量可以表征城市不透水面的变化,进一步研究还发现,信息容量值的大小与城市化进程较为一致.     

应用Godunov格式模拟复杂河网明渠水流运动

为克服传统河网数学模型无法准确模拟急流或存在水面间断的复杂明渠水流等问题,采用具有良好激波捕捉能力的Godunov格式建立了新的一维河网水动力数学模型.模型采用基于HLL格式的有限体积法离散Saint-Venant方程组,采用数值重构的方法使模型整体获得时空二阶精度.在汊点处由质量、能量守恒方程和特征线理论构造汊点方程组,求解该方程组为各河段提供内边界条件.模型计算无需特殊的河道编码,每个汊点和河段分开单独求解.通过4个经典的数值算例对模型进行了验证,结果表明模型能够自动处理流态变化,具有良好的精度和稳定性,同时具备很好的模拟复杂河网水流运动的能力,说明新研发的河网数学模型是成功的.     

采砂深度对分汉河道影响分析

以长江天兴洲河段为例,应用一般曲线坐标系下的平面二维水沙数学模型进行研究,并采用实测水沙数据进行率定与验证,模拟了不同流量级下采砂深度不同分流比、水位和流速变化规律,并进一步选取2004年作为典型水沙年,对采砂后河段冲淤变化及采砂区内泥沙回淤率进行预测。模型成果可为本河段采砂的可行性和采砂规模控制提供科学依据。     

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限体积方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟.模型中针对长江河道的实际情况,采用李义天提出的分组挟沙力级配计算方法以及床沙质范围界定方法,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段原型观测资料对模型进行了验证.结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好,此模型可以用于重庆河道的水沙变化问题研究.     

长江中游典型顺直河段交错边滩复归性演变机理

顺直河段交错边滩受水动力条件、来水来沙情况、边界条件、滩槽分布及其相互作用的影响,使得其演变趋势较为复杂.本文以长江中游典型顺直河段——界牌河段为例,在阐述了河段形态特征和河道水文泥沙特征的基础上,分析了顺直河段交错边滩的演变特点及机理.在此基础上,结合该河段交错边滩复归性演变规律,分析了三峡工程蓄水前后来水来沙变化,人类河段治理工程等对交错边滩复归性演变周期的影响,研究了交错边滩的演变趋势.结果表明,界牌河段交错边滩的复归性演变规律仍将延续,但演变周期将延长.     

黄河调水调沙对夹河滩水文站河段的影响分析

2002年至今,黄河连年进行调水调沙.夹河滩水文站河段地处河南、山东两省交界处,紧邻曹岗险工,是典型的游荡性河道和悬河段.通过对比分析调水调沙以来该河段水位、流量、河道等各方面的变化情况,来说明调水调沙在该河段所发挥的作用.     

天然红树林湿地对河水中溶解性磷酸盐的净化作用初探 ——以广州市南沙开发区为例

以广州市为数不多的天然红树林湿地之一，南沙开发区内珠江火电厂下游珠江狮子洋河段西南岸以及槽船村内河道水闸下游两个区域的天然红树林湿地沿途的溶解性磷酸盐含量变化的实测数据为依据，研究天然红树林湿地对磷的净化作用。河道内红树林不同覆盖宽度区之间和不同河道之间溶解性磷酸盐含量的对比分析显示红树林湿地对水体中的溶解性磷酸盐具有很强的净化能力，河岸红树林湿地的过滤作用的大小与河岸红树林占据河道面积的大小有关，同等河宽条件下，红树林植物覆盖宽度越大其净化能力越大。     

长江中游微弯分汊河道水流数学模型研究及应用

采用有限体积法,针对微弯分汊河段复杂的水流运动特点,建立了正交曲线坐标下的平面二维水流数学模型。以长江中游马家咀河段为例,进行了水面线、断面流速分布等的验证计算,验证结果与实际符合较好,表明该模型能准确模拟该河段水流运动规律,不仅可以用于该河段复杂水流运动规律的模拟,对其他类似河段数值模拟亦具有借鉴意义。