变流速比与宽度比条件下分汊河道分层流紊动特性

针对目前分汊河道分层流紊动特性研究的空白,通过物理模型试验探索分汊河道温差剪切分层流在不同上下层速度比与汊道宽度比影响下的紊动强度变化规律。结果表明:随着上下层流速比由大变小,汊道分层流发生从分层到混合的转捩。在混合流条件下,支汊沿程断面高紊动区由C形分布转变为倒C形分布,最终全断面紊动分布均匀;随着支汊宽度增大,高紊动区出现的断面位置呈现滞后性,且紊动能量值增大。其他分层流态条件下,强紊动能分布的范围和量值都有所变化。对于交汇口断面,对称汊道在断面中心处掺混剧烈,随着上下层流速比的增大,紊动能量值减小;不对称汊道出口断面紊动强烈区域向较窄的左支汊一侧移动,与岛屿尾尖位置密切相关。     

分汊河道分沙的三维数值模型

为分析汊道口门处水流结构对悬移质分沙的影响,采用带旋流修正的k-ε双方程紊流模型,对分汊河道分流口门处的三维水流结构进行精确计算,并在此基础上,采用可考虑相间滑移的混相流模型对不同形态分汊河道的悬移质分沙进行计算。计算结果显示了分汊口门处表底层水流的差异及横向环流的存在等现象,与前人的实验值吻合良好。计算结果表明,分汊口门处的环流强弱和悬移质垂线分布是影响汊道分沙比与分流比关系的主要因素。     

赣江尾闾多级分汊河道分流影响因素及联动响应分析

基于赣江尾闾综合整治模型,分析不同试验条件和工程措施下多级分汊河道分流特点,探讨多级分汊河道联动响应规律。试验结果表明:上游来流量、分汊口地形、洲头位置、支流进水口门地形及各支流水面比降对分汊口分流特性将产生不同程度的影响;改变影响某一分汊口分流特性的影响因素,除对该分汊口分流比有影响之外,相邻分汊口将会产生联动响应,使得相邻分汊口的分流特点发生改变。     

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.     

弯曲分汊河型主支汊交替模式及驱动机制研究

弯曲分汊河型兼具弯道与汊道的双重属性,河势变化主要表现为主支汊的周期性交替,但不同的弯曲型汊道实现主支汊交替的方式存在差异.本文以长江中下游沙质河床弯曲分汊河道为例,将弯曲分汊河型的主支汊交替归结为"原地易位"及"移位交替"两种模式,并探讨了不同交替模式的成因及主要驱动因素.结论表明:"原地易位"的微弯型汊道敏感于汊道系统外的扰动,分流区的水流特性是造就主支汊格局变化的主要驱动因素;而"移位交替"的鹅头型汊道格局则主要受制于系统内部各汊阻力的对比关系,各汊的发展态势取决于汊道的弯曲发展程度.     

长江新济洲汊道演变与整治

在分析长江新济洲汊道段河床演变特点及发展趋势的基础上,通过模型试验对整治方案进行了研究,结合长江中下游分汊河道整治原则,认为长江新济洲汊道段的整治采用中汊封堵方案,虽然对新生洲、新济洲左右汊分流条件稍有影响,但有利于新济洲河段向稳定的双分汊河道发展.     

分汊河道近底水流特性试验研究

近底水流结构是影响泥沙起动、床面变形以及航道整治建筑物稳定性的直接因素.以长江中游武汉天兴洲段这一典型分汊河道为原型,开展物理概化模型试验,通过对比纵横向测点的流速差异,分析分汊河道近底流速分布特性以及近底水流脉动变化规律.结果表明:河床地形对近底水流时均流速有一定的影响,分流区内时均流速沿横向分布较为均匀,而汊道段时均流速沿横向和纵向上分布均有波动,总体上河床高的地方流速大,且与测点处的水深呈负相关;脉动强度与该点处时均流速之比称为相对脉动强度.江心洲逆坡段的滩槽交界区域水流结构复杂,相对脉动强度大,在平直的滩顶段则是滩面处的相对脉动强度最大.     

三峡水库蓄水后长江中游分汊河道演变机理及趋势

长江中游宜昌-湖口河段分汊河型分布广泛,涵盖了顺直分汊、微弯分汊及鹅头型分汊3种类型.本文依据三峡水库蓄水以来大量原型观测资料,总结归纳了长江中游各分汊河段的演变特征及其内在机理,并初步预测了其发展趋势.研究结果表明,三峡水库蓄水后,沙量大幅减少,同时局部河床边界条件发生变化,长江中游分汊河段普遍出现支汊冲刷发展、中低滩冲刷变形、高滩滩缘崩退等演变现象.伴随着三峡水库调度方式的不断优化,加之河床冲刷下造床质输移水平的沿程恢复,以及大量航道整治工程的作用,城陵矶以下分汊河段稳定性将优于荆江河段.     

汉江无粮洲鹅头形汊道整治的试验研究

本文介绍了汉江中游襄凡河段无粮洲鹅头形汊道定床与动床试验研究成果.成果表明:稳定洲头的工程措施是整治这类汊道的关键工程,调整汊道上游河势对两汊分流比影响极小,在顺直汉道一侧建造单丁坝作用甚微.     

鹅头分汊河型河道演变时空差异研究

鹅头分汊河道为极度弯曲的分汊河型,具有河势周期性交替的演变共性,但其平面形态及河势变化特征因时因地而异.为探究长江中下游不同鹅头分汊型河道之间的空间性差异及同一汊道在不同周期演变中的时间性差异,本文从汊道弯曲程度、河势演变周期长短及滩槽冲淤变形幅度等方面总结了鹅头分汊型河道演变的时空差异性,并探讨了产生此差异的主要原因.研究表明,不同汊道进出口节点的走向及进口节点挑流作用的强弱是产生鹅头分汊型河道空间差异的主要原因;对于特定的鹅头型汊道,进口节点挑流作用在上游河势及年内径流过程的影响下发生强弱调整,这是造就其时间性差异的主要因素.     

Comparison of flow shear stress and energy expenditure between sand- and gravel-bed rivers and some geomorphological implications

Based on data from more than 100 alluvial rivers, a systematic comparison of flow shear stress and energy expenditure has been made between sand- and gravel-bed rivers, by plotting the relationships between channel shape (i.e. channel width-depth ratio) and hydraulic indices in a two-dimensional plane. These relationships show clearly that the four channel patterns, i.e. sand-bed meandering, sand-bed braided, gravel-bed meandering and gravel-bed braided, are located in 4 different areas that can be divided by 2 straight lines.     

沙波附近紊流拟序结构特性初步研究

在底部为定床沙波的循环水槽中采用流场综合分析法将流动显示与计算机图像处理相结合进行系统实验研究，重点研究了紊流猝发形态和特性。分析表明：沙波床面对明渠紊流拟序结构的特性有重要影响。水流在沙波坡顶分离，沙波周围高于沙波顶部的流区为自由紊流区，低于沙波顶部的流区为沙波紊流区；在自由紊流区典型的剪切混合层也有显著的以喷射和清扫为主要特征的猝发现象；在沙波紊流区的沙波迎水坡面上水流分离，在背水坡附近产生漩涡；自由紊流区与沙波紊流区之间的紊流拟序结构不同，它们相互作用的结果产生了特有的泡漩现象；沙波紊流区和自由紊流区的紊流拟序结构和它们的相互作用对可冲积河流的水流与泥沙运动有决定性作用。     

印尼西纳土纳盆地Muda组河流体系分析

印尼西纳土纳盆地更新世河流体系发育,以地震剖面和切片资料为基础,在盆地内K区块Muda组上部的沉积中识别出了近南北向的辫状河、东西向曲流河和高弯度分流河道三种河流类型。基于河流的切割关系,判断辫状河发育最早,曲流河次之,分流河道最晚。河流类型的演化反映了一个相对海平面上升的过程;早、中期河流方向的改变反映了相对海平面上升明显受构造作用控制。此外,中期曲流河和低弯度河流共存的现象,说明河流沉积还可能受坡度等其他因素的影响。     

柴达木盆地北缘第三系沉积体系演化模式

基于柴达木盆地北缘第三系的地质背景和构造演化,结合野外露头、岩心、测井解释和地震相特征,研究了沉积相的纵横分布特征并建立了柴北缘第三系沉积体系演化模式。结果表明:盆地边缘的马北、马西和平台地区一带主要以冲积扇和辫状河沉积为主,靠近湖盆中心的南八仙、冷湖Ⅵ号和Ⅶ号、鄂博梁等地区主要发育辫状河三角洲平原或前缘相带。路乐河组(E1+2)冲积扇较为发育,辫状河相对发育;下干柴沟组(E3)主要发育辫状河和辫状河三角洲沉积,下干柴沟组下段(E13)到下干柴沟组上段(E23)是一个辫状河向辫状河三角洲演化的水进沉积序列;上干柴沟组(N1)和油砂山组(N2)发生进一步湖侵,湖盆扩张,为辫状河三角洲前缘与滨浅湖的交互沉积。在此基础上,建立了柴北缘古近纪—新近纪从物源区向盆地中心发育的冲积扇—辫状河—辫状河三角洲—湖泊沉积体系模式,并探讨了沉积体系演化过程及其油气意义。     

黄河沙坡头连续弯道水流运动三维数值模拟

用可实现k-ε数学模型对黄河沙坡头建立水利枢纽后库区连续弯道的水流运动进行了三维数值模拟.得到了不同断面处垂线平均流速分布、断面流速分布、主流流速和二次流的数值模拟结果,对部分断面弯道环流及水面处离心环流进行了模拟和分析.数值模拟结果与实测结果吻合较好,表明该模型可以用于对具有连续弯道的天然河道河流数值模拟中.     

理查德森数对多孔介质T型管道近壁面处流动与传热的影响

对多孔介质T型方管内冷热流体混合过程的流动和热传递进行大涡模拟,获得了近壁面处湍流混合的瞬时速度和温度,分析了3种理查德森数（Ri=-0.517,-0.093,0.517）对流动与传热的影响。数值结果表明：无论理查德森数Ri为正或负,在热流体区,多孔介质骨架温度较低,而在冷流体区,多孔介质骨架温度较高,说明热量从高温流体通过多孔介质向低温流体传递;最大温度波动发生在近壁面处的上部;由于多孔介质的湍动增强作用,减弱了浮升力对流动的影响,不同理查德森数对流动和传热的影响不够明显。     

台13井区八道湾组辫状河储集层三维地质建模

准噶尔盆地台13井区侏罗系八道湾组为辫状河沉积,河道砂体横向分布不稳定.本区波阻抗与沉积相间有很好的概率相关关系,因此提出一种以测井约束波阻抗反演数据体为约束条件,结合储层地质建模技术,对该区辫状河储集层进行三维地质建模的方法.优选出该区储集层岩相和属性建模的最佳方法分别是序贯指示模拟和序贯高斯模拟.建立的该区八道湾组地质模型能很好地反应地下地质体,为八道湾组油藏开发奠定了基础.     

平原河网地区SWAT模型子流域概化方法

针对平原河网地区SWAT模型子流域概化过程中存在的主要问题:1)基于DEM提取的河道和流域与实际不符;2)平原河网地区河道常分汊或呈网状,使SWAT模型无法识别;3)水利工程影响汇流过程,分别提出了相应的解决方案:1)基于高程值对原始DEM进行修正或人工绘制河道和子流域;2)将分汊河道处理成跨流域调水或对网状河流进行合理概化;3)人工划定子流域和增设虚拟水库.该方法在案例研究区的应用结果表明子流域概化结果比较符合平原河网地区实际水文过程,能够满足后续模型构建和应用的要求.