河口半潮平均含沙量的确定

根据泥沙运动理论和水流能量平衡理论，针对水流对泥沙的不同作用方式，推导得到计算河口半潮平均含沙量的表达式，并在长江口进行了初步研究.研究表明，河口半潮平均悬移质含沙量由水流输送的悬移质和从床沙中上浮的悬移质组成，同时还应考虑河口其他动力因素(如风、波浪等)的作用.含沙量的定量表达为进一步确定河口半潮平均的挟沙能力确立了基础.     

没冒沙水域水沙运动特性及筑库工程对其影响

以多年数据资料，特别是最新的2003年9月，12月洪枯季和2004年1月枯季南槽没冒沙水域以及邻近水域各定点观测水沙数据资料为基础，采用水文学、泥沙运动力学和数理统计的方法对没冒沙水域的水沙特性进行了分析.结果表明，该水域落潮流速大于涨潮流速，落潮历时比涨潮历时长；净水量向外海，呈落潮流优势；含沙量普遍较高，大潮平均含沙量1.40 kg/m3，小潮平均含沙量0.60 kg/m3，洪季含沙量比枯季高，洪季大潮涨潮含沙量比落潮高，小潮则相反；枯季不论大小潮，一般都是落潮含沙量大于涨潮含沙量；含沙量垂向梯度的大小潮变化、洪枯季变化和涨落潮变化明显.并且用水流连续方程和拟合挟沙力公式推算了水库工程建设后水流流速和含沙量的变化，估计将对南槽产生一定影响.      

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。     

悬移质含沙量检测的Kalman-GORBF多源数据最优融合模型研究

针对悬移质含沙量在线检测易受环境因素的影响,提出基于卡尔曼(Kalman)滤波和遗传算法优化的径向基函数(Genetic Optimized Radial Basis Function,GORBF)神经网络的多源数据最优融合模型.首先简述Kalman滤波的基本原理,将基于音频共振法传感器的信号进行Kalman滤波;对悬移质含沙量、水温、电导率以及深度信息进行综合分析,找出对悬移质含沙量检测有关联的环境因素;并应用RBF神经网络对悬移质含沙量数据进行多源数据处理,融合了影响悬移质含沙量检测的环境因素;最后探讨遗传算法(Genetic Algorithm)优化径向基神经网络(RBF Neural Network)参数的方法,提出遗传算法来优化RBF的半径和离散尺度,获得了悬移质含沙量检测的多源数据最优融合效果,有效地减少环境因素对悬移质含沙量检测的影响.为了比较Kalman-GORBF多源数据融合模型的处理效果,在相同环境下还进行了Kalman-RBF,GORBF、多元线性回归和一元线性回归方法的处理,并进行悬移质含沙量测量的误差分析.试验结果表明,基于Kalman-GORBF多源数据最优融合的悬移质含沙量检测模型能够有效地消除环境影响,提高了悬移质含沙量检测的精度和稳定性.     

河口时变水流挟沙能力公式

为反映河口输沙随潮作非恒定变化的特性,提出了时变挟沙能力的公式。当潮流在加速(减速)过程中由挟沙过剩(不足)的非平衡态向挟沙不足(过剩)的非平衡态转化时存在临界平衡点,此时含沙质量浓度达到极大(小)值。据此机理从若干河口实测非恒定水沙过程提取平衡点数据,结合量纲分析建立河口时变挟沙能力的通用公式。该式与悬移质微分方程的时变体积分数协调一致,避免了半潮平均挟沙能力公式与不平衡输沙之间的矛盾。     

悬移质泥沙的垂线分布

为解决Rouse公式在模拟悬移质泥沙垂线分布中的局限性,从水流的应力分析入手,通过对Einstein和Chien的泥沙试验资料进行最小二乘法拟合,得到一个新的掺混长度公式。在此基础上,得出一个新的悬移质泥沙垂线分布公式,当Rouse数等于1时,该公式与Rouse公式的相关系数达到0.9628,并且克服了Rouse公式在水面含沙量为零的缺陷。通过2010年的瓯江口各层含沙量实测资料的验证,表明新的悬移质泥沙垂线分布公式能客观反映含沙量的垂线分布规律。     

河口闸下水动力与泥沙清淤问题的研究

为优化河口防潮闸下清淤工程方案,提出了以两相流方程描述底沙运动的理论模式,建立了泥质河口二维水流、泥沙数学模型,并优化独流减河口闸下清淤工程方案.对独流减河口闸下大、中、小潮潮位、流速、含沙量过程和海床演变进行了验证,计算分析了现状地形条件下闸下泄流能力,对宽浅型和窄深型两类清淤方案的不同清淤规模的泄流能力进行了计算模拟.讨论了不同清淤规模条件下泄流能力、清淤量、回淤量与回淤率的关系,给出了各工程方案的清淤效率指标.     

孔板泄洪洞宣泄含沙水流脉动壁压特性研究

通过模型试验的方法研究了在不同含沙量下孔板泄洪洞脉动壁压的幅值特性、时空相关特性和频域特性.试验结果表明,脉压均方根在不同含沙量下的沿程分布规律相似,含沙量及水流来流条件均对脉压强度的大小产生重要影响,存在临界含沙量使脉压强度变化趋势发生改变;水流含沙后,时间和空间相关系数均比清水时降低,说明泥沙的加入使得水流大涡旋平均尺度有所减小;在各含沙量条件下脉动壁压的优势频率均属低频范畴,含沙水流归一化功率谱密度曲线存在其他频率的峰值,进一步验证了漩涡平均尺度的减小.     

悬移质含沙量的垂线分布规律探讨

初步探讨了二元明渠紊流扩散的时均结构和悬移质含沙量的垂线分布规律。研究结果表明，紊流垂向扩散系数的分布自边界附近向水面逐渐增大，在水面附近达到最大值；建立的含沙量垂线分布与近年来实测得到的水流脉动强度的生垂线分布规律相同，即最大值位于临底附近，由此向水面附近逐渐衰减但不等于零，向床面层快速快速衰减趋向于零；悬浮指标在垂线上是一个变量。     

柳河流域悬移质泥沙颗粒特征分析

为了探索流域悬移质泥沙变化特征及其与含沙量问的关系，选用柳河流域水文站泥沙观测数据进行分析。结果表明，由于沙源不同，非汛期悬移质泥沙粒径一般大于汛期，在流域上、下游d50随含沙量分别表现出增大和减小的趋势。在泥沙的分选沉降作用下悬移质泥沙粒径一般为上游大于下游。在上游，d50、大于0．05mm沙重百分数随含沙量的增大而减小，后又增大，小于0．01mm沙重百分数情形相反。在下游也可得出类似变化关系，但d50、大于0．05mm和小于0．01mm沙重百分数随含沙量变化的转折点不同。     

水沙流作用下粗糙度对圆柱体结构受力特性及冲蚀的影响

基于Fluent软件建立三维模型,采用SST k-ω湍流模型,对含沙量在0.05、0.5和5 kg/m~3,柱体表面粗糙度在0、0.1%D、0.3%D、0.5%D、0.8%D和1%D时单圆柱绕流的柱体的受力特性及冲蚀进行数值模拟,研究了不同含沙量水流作用下,粗糙度对圆柱的平均阻力系数、升力系数及冲蚀率的影响。结果表明:在同一含沙量的水流作用下,柱体的升力系数在粗糙度为0.5%D时达到最大值;当柱体表面粗糙度相同时,平均阻力系数受水沙流含沙量的影响较小,升力系数受含沙量的影响较大;在不同含沙量的水沙流作用下,圆柱体结构的壁面冲蚀率在粗糙度为0.3%D时达到最大值。     

江苏辐射沙洲海域悬浮泥沙输运分析

根据辐射沙洲邻近主水道和中心沙洲滩面水道33个站点的水深、潮流和水体含沙量同步实测资料,运用悬沙输移机制分解方法,计算了各站位所在水道断面全潮平均单宽悬移质通量、涨潮平均单宽悬移质通量、落潮平均单宽悬移质通量大小及其方向;并对相应悬沙输移的基本路径进行了分析。对各断面潮平均悬沙通量进行了估算,确定了辐射沙洲腹地邻近水道的悬沙净进入断面和净输出断面;辐射沙洲悬沙输移具有以辐射沙洲条子泥滩地为中心的辐聚辐散运移规律;悬浮泥沙净输移在沙洲腹地有逆时针循环运移特征。从东南过来的东海前进潮波潮流携带的泥沙主要沿条渔港水道以及向条子泥腹地输移,并在条子泥沙脊附近与其他方向的来潮来沙相汇,因此条子泥沙滩存在着淤长的动力因素和泥沙条件。     

长江口洪季南北槽落潮分流分沙比观测研究

基于2015年洪季水文观测资料,分析了长江口洪季北槽大小潮期间落潮分流和分沙特征,及其差异和原因.观测结果显示:北槽大潮和小潮落潮分流比均值分别为41.9%和43.1%,大潮和小潮落潮分沙比均值分别为35.1%和39.0%,大小潮差异较小,故大潮落潮分沙情况可近似代表当月落潮分沙情况.大小潮期间北槽落潮分沙比与南北槽断面平均流速之比、断面平均含沙量之比和断面面积之比有关,而观测结果显示大小潮周期内南北槽断面面积比值、断面含沙量比值、断面流速比值均无较大差异.因此,大小潮北槽落潮分流和分沙情况差异不大.     

张家港市东横河水系河流水质调控中潮汐资源的利用

对张家港市区感潮入河口及出河口水系水流和水质进行了模拟,并根据模拟结果提出了一套参数稳定的感潮河道工程调度模型,同时对合理利用潮汐资源,将相对封闭静止的内河河网变为开放型河网,并充分利用和扩大河流的自净和稀释能力的工程调度实施方案进行了研究.结果表明,通过城市水系循环可以有效地改善河道水质,维持良好的河系水生态环境.     

长江口横沙浅滩及邻近海域含沙量与沉积物特征分析

长江口在河流动力和海洋动力相互作用和相互制约下,在河口口门形成了庞大的河口拦门沙系,在河口口外形成了巨大的水下三角洲.横沙浅滩是河口拦门沙系的重要组成部分.横沙浅滩含沙量不仅受到流域来水来沙条件的影响,更主要的是受到台风暴潮和寒潮大风的影响,除了大潮含沙量大于小潮含沙量的特征外,冬季含沙量大大大于夏季含沙量.横沙浅滩5 m水深含沙量的总体水平约为0.459 kg/m3.横沙浅滩邻近海域含沙量在向海方向上迅速降低.除潮汐大小含沙量呈现大小变化之外,冬季含沙量大于夏季含沙量是其主要特征.长江流域来沙近年来呈现减少趋势,邻近海域含沙量有所减少,局部海床出现冲刷现象.横沙浅滩沉积以细粉砂为主,水下三角洲沉积物以粘土质粉砂为主,横沙浅滩及邻近海域沉积物的平面分布和垂向分布均反映了横沙浅滩沉积物和水下三角洲沉积物的组合结构.拟建横沙浅滩挖入式港池和外航道沉积地层均为第四纪疏松沉积层,特别是水下三角洲地层,可挖性好,容易成槽,对工程建设有利.     

水文测验中几则技术问题的探讨

1悬沙资料整编中采用近似法原因探讨 近年来,个别水文站在年度水文资料整编中,悬移质泥沙、单断沙关系点据十分散乱,并且点据不依时间顺序呈系统性偏离,而是围绕单沙-断沙关系45°线两旁左右呈不规律的分布,无法定线.由于以上原因,使两站的悬移质泥沙推求断面平均含沙量的方法不能使用单--断沙关系法,只能使用近似法整编悬移质泥沙资料.使用近似法整编悬移质泥沙资料的精度很底,其结果相当粗糙.在新颁布的水文资料整编规范中不提倡使用近似法整编悬移质泥沙资料.     

基于LabVIEW的振动式悬移质测沙系统

利用虚拟仪器技术和网络通讯技术,使用LabVIEW和其中的通讯功能模块DataSocket,实现振动式悬移质测沙系统实时数据的采集处理及其远程传输.基于LabVIEW的振动式悬移质测沙系统作为在线实时测量河流含沙量的仪表系统,能够更方便精确地完成在线测量、密度显示、含沙量计算结果显示等,其用户界面更便于人机交流,而且实时数据的远程在线传输提高了测沙系统的性能,有利于推广使用.     

坝下河段悬移质和推移质沿程冲刷过程研究

通过三门峡水库、丹江口水库和三峡水库坝下河段水文泥沙实测资料,研究了坝下悬移质沿程恢复的一般规律,结果表明:含沙量和悬移质中值粒径沿程先增长后减小,两者峰值均随冲刷时间发展而向下游移动;含沙量恢复距离与流量大小正相关,与床沙补给粒径反相关,大流量恢复距离长,小流量恢复距离短,粗沙恢复距离长,细沙恢复距离短;河床冲刷由含沙量恢复特性决定,粗细颗粒泥沙均在恢复过程中则河床粗细均冲,粗颗粒已恢复而细颗粒仍在恢复过程时河床淤粗冲细.开展了清水冲刷水槽试验,研究了坝下推移质在冲刷中的贡献和级配调整特点,主要结论如下:当床沙初始可悬百分数小于40%,河床以推移质冲刷为主,相反则以悬移质冲刷为主;推移质级配随冲刷历时粒径先增粗再变细最后趋于稳定.     

黄浦江河口水沙输运机制研究

受潮汐影响的弯道泥沙输运表现出与径流弯道不一样的现象.本文运用通量分解机制法,以黄浦江河口大潮期间实测水文资料为基础,对黄浦江河口受潮汐影响的弯曲河道水沙输运进行机制分析.结果表明,黄浦江河口水沙输运受弯道环流影响可分为纵向输运和横向输运.纵向水体潮周期净输运因径流作用指向口外,泥沙潮周期净输运因潮泵输运大于平流输运指向口内.潮周期横向水体净输运和泥沙净输运均指向凸岸,其中横向水体输运以欧拉输运为主,横向泥沙属于以平流项为主.通过比较水量输运的纵横比和泥沙输运的纵横比可得黄浦江河口大潮期间水量潮周期横向净输运大于纵向,泥沙是纵向大于横向.说明潮泵输运在黄浦江河口大潮期间起主导作用.     

基于FDS格式的长江镇扬段水沙数值仿真

基于镇扬江段河势变化剧烈、感潮特性明显、水沙运动复杂的特征,建立了二维非稳态水流、水质及泥沙耦合数学模型,在有限体积法框架下应用通量差分裂(FDS)格式计算模型中各跨单元边界的数值通量,基于实测数据对模型进行了率定验证.运用所建模型对洪季、枯季镇扬江段水沙过程进行数值仿真,结果表明:(1)镇扬江段汛期流速约为0.72-1.98m/s,枯水期流速约为0.33-1.24m/s,汛期平均流速约比枯水期增加了40.6%;(2)汛期水动力条件较好,沿河排污口最大污染带长度约1550m,枯水期总污染带长度约2800m,比汛期增加了46.2%;(3)汛期镇扬江段平均含沙量为0.12-0.20kg/m3,枯水期平均含沙量为0.07-0.11kg/m3,汛期含沙量较枯水期增加了40%;汛期,泥沙浓度从上游至下游沿河长方向基本呈现递减趋势;枯水期,由于径流、潮流双重作用明显,泥沙浓度沿程变化较小.