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。     

崖门水道悬沙输运及底床冲淤特性研究

针对感潮水道独特的水动力特征和泥沙输移情况,同时考虑径流、潮流等多种动力因素共同作用,建立了三维悬沙输运及床面冲淤数学模型.水平方向采用非结构三角形网格,垂向采用σ坐标,利用有限体积法离散积分形式三维浅水守恒方程,对每个控制体单元分别进行水量和动量平衡计算.利用模型对崖门水道的悬沙分布和输运情况进行了数值模拟,对泥沙浓度场的分布特征进行了分析,并对底床冲淤变化进行了定量计算.     

节点计数法的表层床沙级配分析方法实验研究

提出了一种基于节点计数法的表层床沙级配分析方法,通过在床沙表面布设网格,统计分析不同粒径所占网格结点比例,从而输出床沙表面级配分布数据。此方法可以避免传统方法必须在河床取样的劣势,能够在不中断实验过程的条件下,研究监测区间的非均匀河床表层床沙级配随时间的变化过程,实现表层床沙级配的实时观测与分析。此方法可以推广至水力学及河流动力学专业各类水沙模型实验当中,大大提高了实验过程中床沙级配观测的便利性和实效性。     

冲淤平衡状态下悬移质挟沙力级配的分析研究

基于泥沙运动的起动和止动条件分析了悬移质泥沙和床沙交换的内在机理，并根据这一机理推求了冲淤平衡状态下悬移质挟沙力级配的计算公式。经渭河实测资料验证，计算值与实测值基本相符，表明该计算公式具有良好的适用性，可在泥沙数学模型中参考应用。     

山区多沙水库干支流泥沙淤积数学模型及应用

针对我国西部山区多沙河流存在急流、含沙量大的特点,建立了山区水库干支流一维非均匀非饱和输沙数学模型,模型采用一阶迎风格式对运动方程对流项进行离散,能够模拟山区河道急流.模型验证表明,计算水库淤积具有较好的精度.对戛洒江一级水电站运行后库区干支流泥沙淤积预测表明:水库呈现三角洲淤积态势,干流库区运行100a总淤积量为13.75亿t,未达到冲淤平衡,支流库区运行80a总淤积量为8.8亿t,达到冲淤平衡;水库运行100a后总库容损失率为57.53%.     

山区河流平面二维水沙数学模型研究

根据泥沙交换原理，建立了河道非均匀沙悬移质水流挟沙力及推移质输沙率的计算模式，将非均匀沙推移质与床沙的交换形式概化为单向淤积、单向冲刷及淤粗冲细3种基本形式，并建立了每种交换形式下的非均匀沙推移质有效输沙率的计算公式．针对天然河道边界复杂及天然河道长宽尺寸一般相差悬殊的特点，本文采用正交贴体网格．在此基础上建立了正交曲线贴体坐标系下的平面二维全沙数学模型．采用有限体积法对拟合坐标系下的水沙基本控制方程进行了离散，在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法．在北盘江坝油滩河道中对水位、水流流速以及河床冲淤等进行了验证计算及分析．数值实验表明，该模型能正确地模拟山区河流复杂的水流以及河床的冲刷、淤积过程。     

河流网泥沙输移模型中的标度规律

为了模拟河流网的泥沙输运过程,根据水流携沙力受河道冲淤的反馈自调节机制,提出了枯水期河流网泥沙输移的动力学模型.考虑枯水期水沙动力学过程类似于固定流量和含沙量条件下的稳态,用该模型模拟预测了水流携沙系数(表征携沙力)和冲淤量沿河道分布的标度规律.结果表明,携沙系数随河段的递增满足负幂律分布;平均冲淤量随河段的递增满足指数规律分布.     

床沙质与冲泻质划分的新方法

从床沙质能与床沙交换而冲泻质不能与床沙交换这一定义出发，利用泥沙运动的起动和止动条件分析了床沙质与冲泻质划分的内在机理。根据这一划分机理，在引入适当的泥沙起动和止动公式后，即可求出床沙质与冲泻质的分界粒径。验证计算表明，此方法理论概念正确，计算结果合理，运算过程简单。     

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。     

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

本文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。     

葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水文水力特性的影响

根据葛洲坝水库蓄水前后宜昌水文站水文实测资料,分析了葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水位-流量关系、断面形状和水位变化规律的影响.结果表明,葛洲坝水库蓄水后,宜昌河段水文水力特征变化符合惯性区理论,洪水波运动形式发生变化,坝前水流流速降低,水流挟沙能力和推移力下降,水库淤积现象加重,下泄水流中的含沙量下降,宜昌河段推移质输入减少,下泄水流对河道的冲刷能力增强,原有的冲淤平衡被打破,河床质变粗,断面形状不断变化,宜昌河段河床下切、水流能量增大、流速增大,同流量情况下的水位较天然河道有所下降.     

河口推移质水道冲淤计算公式

在珠江三角洲横门出海水道的整治工程研究中，引进了一种计算以推移质造床为主的水道冲刷深度的方法，针对推移质造床的水流、泥沙特点，将推移质看作接近床面运动的浓度较高的悬移质来处理，并引进一综合参数来校正将推移质作为悬移质近似处理时造成的与实际情况的差异，通过物理模型实验的实测值得率定该参数。研究结果表明，该计算方法较好地反映了推移质引起的冲淤情况，较为准确地计算和模拟了推移质河床的冲淤数量与冲淤过程。     

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.     

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．     

推移质低输沙率

针对泥沙运动统计理论建立的推移质低输沙率公式进行了系统的描述,讨论了以拖曳力和平均流速为主要参数的两类推移质输沙率公式.指出了两类公式存在的问题.在揭示推移质输沙机理的基础上,提出影响输沙率大小的主要因素是泥沙输移的强度效应和速度效应.尽管各类输沙率公式都可以归结为这两个因素的共同作用,但只有考虑泥沙运动的随机因素才能正确概括泥沙起动时的低输沙率过程,才能明确起动时低输沙率的物理机理.     

闽江竹岐至侯官河段河床演变规律与整治初探

近年来,竹岐至侯官河段冲淤变化快,局部河段流态恶化,时有船舶搁浅,甚至出现翻船事故,航道整治迫在眉睫,本文根据大量实测的水文、泥沙和地形资料,分析该河段近年来的演变规律和影响因素,发现受水电站泄水、采沙和特殊水文年水文动力因素等综合影响,该河段总体演变趋势是冲刷,但浅滩淤积,且整治建筑物对河床冲淤有较大影响,在此基础上,从水流动力基本理论出发,用二维数值模拟方法,进一步研究整治建筑物对流场的影响,揭示了局部河段流态恶化的原因,提出修建N18坝束水归槽,修建S15坝调整局部河段流场改善流态的整治方案,模拟计算表明,这一措施效果良好,研究成果可供工程实践参考。     

三峡工程蓄水前后城陵矶至武汉河段水沙输移特性分析

根据三峡工程蓄水前后水沙资料，对洞庭湖出流至长江干流武汉河段水沙输移特性进行了分析．结果表明，洞庭湖出流城陵矶站含沙量和输沙量自建站以来呈单向减小趋势，螺山站含沙量和输沙量在荆江裁弯至葛洲坝工程蓄水以前加大，葛洲坝工程蓄水后螺山、汉口两站输沙量减小22％左右．三峡工程蓄水后2003年6月至2005年12月期间，本河段螺山、汉口站流量小于25000m^3／s时，同流量下含沙量略有减小，流量较大时变化不大；悬移质泥沙颗粒变粗，输出比加大，且粗颗粒泥沙输出比增加相对明显．     

汕尾港出海航道波浪作用下底沙回淤研究

通过现场调查与动床模型试验，分析研究汕尾港海区波浪运动、泥沙来源及破波带内沿岸输沙与岸滩变化；评估目前出海航道轴线走向的合理性。采用夏都公式、Ｅｎｇｅｌｕｎｄ的底沙公式和詹·弗莱兹夫的推移质回淤量计算公式，按正常年份波浪作用与特殊年份台风浪作用等不同情况，预测了５０００吨级与万吨级的港池和出海航道底沙回淤量，提出了维持港池、航道水深与减少回淤量的工程措施。     

来沙条件对河床结构及推移质运动的影响过程

为了研究来沙条件对河床结构及推移质输沙率的影响过程,认识山区河流的推移质运动规律,选择在云南蒋家沟泥石流堆积体上进行野外试验。试验选择在非汛期进行,在试验河道采用人工加沙模拟上游来沙,对不同加沙率时的推移质输沙率及河床结构强度的变化过程进行连续监测。试验结果表明:上游来沙(或推移质运动)会使河床结构强度Sp降低,对河床结构造成危害,导致推移质输沙率的迅速增加;而推移质连续来沙必须先改变河道的河床结构强度才能增加推移质输沙率。在水流能量和河床结构强度相同的条件下,不同河流的推移质输沙运动相似。