珠江三角洲八塘尾潮汐河段动床模型设计

根据八塘尾碍航浅滩位于潮汐河口段以及河床淤积既有推移质又有悬移质泥沙的特点,模型设计从不稳定流的水流运动方程和连续方程,悬沙和底沙运动方程以及河床变形方程出发,考虑河床泥沙的起动,沉降和含沙量的相似条件,导出了潮汐河口悬沙和底沙冲淤模型试验相似律。试验中,潮汐放水过程按冲淤时间比尺控制,单潮周期按水流时间比尺控制,以保证水流运动相似。验证试验表明,模型设计、模型沙选择及时间比尺处理是合理的。     

基于径向基函数的多闸门控制河流的洪水模拟

为了快速而准确地制定联合调度的复杂闸门水利枢纽处的洪水过程的防洪决策,开发了一种快速洪水模拟方法。以位于北京市北运河流域的北关分洪枢纽为例,采用二维水动力学模型计算了由上游来流量、闸门开度和相应下游水位等因素确定的800组工况;把模拟结果作为径向基函数神经网络的训练样本。这样,只用上游来流量、闸门开度、闸下水位就能快速地模拟出该区域的水位和流量。结果表明,模拟一组工况,用该方法只需不到1m in,而用二维模型需3h。     

水利枢纽下游河段设计最低通航水位推算方法探讨

在分析影响水利枢纽下游河段设计最低通航水位因素的基础上，将设计最低通航水位计算问题概括为一种非线性输入输出的泛函关系，以人工神经网络原理建立推算水利枢纽下游河段设计最低通航水位的BP神经网络模型，用此模型，对闽江水口坝下观音岐设计最低通航水位进行网络计算，在此基础上，将BP网络模型与模拟分析进行了对比分析，2种方法所得结果相近， 但BP网络模型具有较高精度，本文为水利枢纽下游设计最低通航水位计算提供了一种新方法。     

葛洲坝水利枢纽下游近坝段二维水沙数值模拟

针对长江中游葛洲坝水利枢纽下游近坝段卵石夹沙河床级配分布宽等特点,应用非均匀悬沙、底沙二维数学模型,考虑底沙的不平衡输移及冲淤过程中床沙的级配调整问题,对计算中的关键环节如卵石夹沙河床水流的有效挟沙能力、非均匀沙起动概率及非均匀沙推移质输沙率的计算提出了处理方法,利用水文、泥沙及河床变形资料对该方法进行了葛洲坝水利枢纽运行后、1998年洪水前后及三峡工程运行后水面线、流速分布及冲淤过程的验证.结果表明,该方法可以应用于三峡工程运行初期河床演变预测研究.     

植被群影响下动床洪水数值模拟研究

基于水深平均挟沙水流浅水控制方程,引入透水密度系数和阻力项考虑植被群对水流和泥沙运动的影响,建立了充分考虑水流-泥沙-障碍物之间相互作用的耦合数值模型.基于有限体积法离散控制方程,采用Godunov-type中心迎风格式求解单元界面通量.该模型通过水槽洪水实测数据验证,用于研究植被群对溃决洪水和泥沙运动的影响.结果表明:本模型能够模拟溃决洪水演进及底床冲淤变形问题,植被群的存在使得底床冲淤复杂多变,导致植被上游区水位抬升,植被下游区水位明显降低,有助于洪水风险管理.     

推移质造床河流上取水整治段的水力计算

对推移质造床河流提出了一个新的河相关系式，联合水流动动方程，连续方程，底沙的临界开动流速公式和输沙率公式，根据输沙率为零的平衡状态和输沙率为定值的动平衡状态，导出了河床演变在两种极限平衡条件下水平均水深，河宽及河底纵坡降的成套公式。这此公式特别适用于有坝取水束台和保要素的水力计算，用其对已建的新疆喀拉喀什河取水枢纽的上，下游整治段布进行了校核计算，计算结果的有效性和准确性，得到了该枢纽１／３６整体     

平原细沙河流泥沙模型相似准则及设计方法

平原细沙河流的泥沙时而处于推移质运动状态,时而处于悬移质运动状态,悬移质和推移质不断地交换,很难将它们截然分开.针对平原细沙河流泥沙这一运动特点,提出了一种模拟平面细沙河流的相似准则和设计方法.认为平原细沙河流的泥沙模型设计所遵循的相似准则应包括水流运动相似、推移质运动相似和悬移质运动相似.在悬移质运动相似中可以只考虑床沙质运动相似.模型设计方法主要包括:如何合理选择模型河床质和床沙质,如何确定进口断面加沙量和放水时间等.应用提出的模型相似准则及方法设计了某泥沙模型,试验结果被设计采纳.     

基于滑动分析法的黄河下游造床流量变化研究

采用滑动分析法修正经典马卡维也夫法造床能力表达式,避免在分析流量频率时人为划分流量级带来的误差,基于黄河下游花园口水文站1950—2015年实测资料,分析黄河下游造床流量变化规律及新水沙关系。研究结果表明:改进后的造床流量计算方法中流量级长度参数在200～600 m~3·s~(-1)范围内、流量级滑动距离参数在1～600 m~3·s~(-1)范围内选取,均可准确计算出花园口第一和第二造床流量;1986—1999年,黄河下游第一和第二造床流量显著减少,洪水频次、洪峰流量和多年平均流量明显下降,下游河道淤积萎缩严重;1999年自小浪底水库运用及调水调沙以来,第二造床流量增加,下游河道主槽过流输沙能力提高。目前黄河下游造床能力已由第一造床流量主导转变为第二造床流量主控。     

长江中游枝江-江口河段航道影响因素敏感性试验研究

长江中游枝江-江口河段为典型的沙卵石河段,其航道条件受诸多因素的影响.本文通过定床敏感性试验,分析了下游水位下降与洲滩冲刷变形两大主要影响因素对航道条件的影响,为河段的航道流治理提供了依据.     

动床沙粒输移理论及其应用

针对动床沙粒流动的特点,从研究水流结构入手,把流动分为主流层和底沙推移层,分析了水流和泥沙之间的相互作用关系,讨论了动床沙粒阻力和底沙输移规律,同时利用雷诺方程推导出主流层、底沙推移层的运动方程和底沙推移层厚度的计算公式,并将其应用于污水泵站前池设置压水板防止泥沙淤积的理论分析．     

泥沙输移对山洪特征值时空分布的影响——以北京“7.21”山洪为例

该文以北京房山红螺谷沟"7.21"洪水为例,计算分析了泥沙输移、河床冲淤对最高洪水位、最大流速、峰现时间等山洪特征值的影响。通过动床模型与不考虑泥沙输移的定床模型结果对比分析,发现在"7.21"洪水条件下,水-沙-河床的相互作用导致断面最高洪水位较定床情形普遍抬升,最大抬升约1.5 m,局部河段受淹致灾的可能性显著增大,淤积受淹断面淹没时间显著延长,但最大流速有所下降;在河床冲淤影响下,自上游至下游沿程各断面达到最高水位的时间并非单调递增,进而说明不能以个别监测点位的水位变化结果判断整个河段的洪水涨落趋势。该结果对山洪灾害的风险分析、监测预警与工程防治具有参考作用。     

河工动床模型研究述评

以河工动床模型相似准数分析、模拟试验条件和典型情况下关键相似准则的选用为基础，比较河工动床模型校验方法的优缺点，总结了动术模型的研究水平和发展趋势，指出：河工动术模型尚处在主要进行定性相似模拟研究的水平，若理论没有突破而仅靠加大模型尺度则不能明显提高研究成果的可信度，微尺度河工动床模型值得认真关注和积极探索。     

土工离心模型试验中动力破坏模拟能力分析

 针对土工离心模型试验中模型与原型在动力响应、动力破坏模拟方面的相似程度,研究了不同层次的相似比尺要求下模型结构材料的选择与设计方法;对所研制的4种不同桩径的抗滑桩缩尺模型,通过离心模型试验分析了缩尺模型在不同承载力条件下动力破坏模拟的规律及破坏特点。结果表明,小桩径抗滑桩在静力条件下因承载力不足而开裂,在动力作用下可导致桩底截面裂缝贯通;较大桩径抗滑桩在静力条件下稳定,但在动力作用下可发生开裂破坏;大桩径抗滑桩在静力和动力条件下均未发生开裂,表明其具有足够的静动抗弯能力,但在高水位时大桩径抗滑桩在动力作用下可发生断裂破坏。由于研制的缩尺模型严格满足原型的相似比尺要求,因此模型试验结果能够反映原型抗滑桩的破坏机理。     

反拱水垫塘拱端结构稳定的研究

利用冲击射流理论和重力相似准则及同时满足紊流阻力相似的条件,建立了高水头、大流量作用下反拱水垫塘精细模型。在拱圈底板块止水设施破坏和底板块锚固失效的条件下,研究了拱端轴力的变化规律。试验和分析表明,沿水流方向,拱端力在冲击点上下游各0.1 m附近达到最大,沿流程衰减;拱端力大小随拱圈振动底板块数目的增多而增大;通过转换得到拱端最大受压强度,在试验范围条件下的底板块尺寸,最大径向相对位移小于底板块厚度的70%时,满足抗压强度要求。     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点，建立了1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法，并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟，进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。     

向家坝水库动库容特性及影响分析

为研究向家坝水库动库容特性及其对防洪的影响,本文以向家坝库区2013年汛期实测水位资料为基础,采用一维恒定流数学模型对动库容进行计算,分析了向家坝水库动库容随流量和坝前水位的变化,在此基础上进行了考虑动库容的调洪计算,分析了向家坝水库动库容对防洪的影响,结果表明:(1)在流量2 400~32 000m3/s、坝前水位370~380m范围内,向家坝水库动库容变化范围为0.033×108~2.25×108m3,占静库容的比例为0.07%~5.77%;(2)水库总库容随坝前水位的变化幅度小于相应静库容的变化,且流量越大,动库容对库容变化影响越大,因此考虑动库容后向家坝水库的防洪库容小于按静库容考虑的防洪库容设计值;(3)动库容对水库调洪影响有正、有负,考虑动库容后向家坝水库调洪结果更接近实际情况,但对其防洪能力影响不大,可以满足水库防洪要求.     

动床沙粒阻力与底沙输移

本文在输沙实验的基础上,从研究水流结构着手,分析了水流和泥沙之间的相互作用关系,讨论了动床沙粒阻力和底沙输移规律.结果表明,动床沙粒阻力与输沙有关.本文还导得动平床情况下的流速分布公式、阻力公式和输沙率公式,使动床的水流运动和输沙过程得以联解.通过295组水槽实测资料详尽的验证,证明本文结果与实测资料是一致的.     

渭河下游平滩流量的预测

黄河支流渭河下游平滩流量大幅度减小,严重威胁下游防洪排涝。为掌握平滩流量的调整规律,建立了适用于渭河下游华县站的平滩流量计算方法。华县水文站的实测资料分析表明:平滩流量的调整受到上游来水来沙条件和下游侵蚀基准面(潼关高程)的共同影响。综合考虑上游汛期平均流量、汛期平均来沙系数、洪峰流量及潼关高程的影响,应用平滩流量滞后响应模型,建立平滩流量的计算方法。结果表明:该方法计算值与实测值符合很好,计算精度较高。     

三峡工程对葛洲坝枢纽下游近坝段水位与航道影响研究

根据实测地形和水文泥沙资料,分析了葛洲坝枢纽运用后宜昌河段的河床冲淤变化、推移质和床沙的粗化以及枯水位的变化。由数学模型计算和物理模型试验成果,预测了三峡工程施工期及初期运用阶段葛洲坝枢纽近坝段水位下降及对通航的影响。     

数值模拟法与传统水力学法在导流围堰设计中的联合应用

水利水电工程施工大多选择围堰隔离河道水流来创造干地作业的条件,导流围堰的修筑关系到主体工程的施工是否能顺利展开.通过对雅口水利枢纽坝址区气象、水文和地质条件的分析研究,采用水动力学数值模拟法建立了流量与围堰的水动力数值模型,在流量为13 500m3/s、3 980m3/s、1 940m3/s 3种不同流量下,对一期导流围堰分别进行水力计算;获得了3种不同流量下,围堰处的上下游水位、进出口流速以及各断面的最大流速;并采用经验水力学法对计算结果进行了复核,从而得出了导流围堰设计的各项参数,并设计了导流围堰的断面形式.通过数值模拟法计算,使得导流计算过程更简便,结果更准确,设计更合理.