山前冲积扇河流变态动床模型与比降变态

山前冲积扇河流通常宽浅、比降大，且河床粗糙，阻力大。其动床模型中根据起动相似选定的模型沙往往难以满足糖率相似的要求，此时应该采用比降变缓的比降变态方法使阻力达到相似。即根据起动相似和模型糙率相似确定比降的比尺，模型比降变态的变率系数与几何变率、起动流速系数比尺、沙粒糙率系数比尺和有效重力比尺有关。将比降变态方法应用于南水北调工程穿沙河段的动床模型，实验结果表明，比降变态的方法可以使模型糙率和阻力满足相似要求。     

推移质动床模型变率的选择与比降变态的研究

根据模型沙起动相似和水流阻力相似要求,推导出推移质动床模型变率应满足的条件,当模型实际采用的变率不能满足要求时,或因选沙不当不能满足水流阻力相似条件时,可采用比降变态方法调整模型水流,在推导出调整后的比降比尺计算式的基础上,分比降变陡和变缓两种情形进行了说明。     

变态河工模型中的水流阻力相似分析

通过钱塘江河口闻家堰河段水文测验资料,得到了该河段的水流阻力损失的构成、各种阻力损失的大小以及该河段的河床糙率系数,同时对变态河工模型中的糙率相似问题进行了深入探讨.理论分析和模型验证结果表明,河工模型在几何相似满足的前提下,只需满足河床糙率相似,即可基本满足模型中水流阻力的相似问题.     

大变态非恒定流河工模型的加糙技术

大变态非恒定河流工模型，由于模型变率大且模拟洪水过程，加糙时应特别注意行蓄洪区库容相似、河道槽蓄相似、雷诺数变幅大、模拟糙率大等问题，梅花形十字板加糙技术，由于其形体小、阻力大、进入阻力平方区雷诺数小、适应水流方向变化等优点，满足大变态非恒定流河工模型对加糙的特殊要求，较好地解决了大变态非恒定流河工模型的加糙问题。     

长河段河工模型时间变态影响及水沙过程控制方式研究

为满足泥沙沉降和起动相似,河工模型试验一般采用轻质模型沙。轻质模型沙引起的河床冲淤时间比尺与水流运动时间比尺不一致,使得模型水流运动过程发生扭曲、河道槽蓄及泥沙传播发生偏离,从而导致模型河床冲淤变形不相似。结合长江防洪模型试验分析了长河段河工模型时间变态对水流运动和河床冲淤变形的影响,探讨了时间变态影响改进措施,提出的模型进口提前、出口滞后的水沙过程控制方式,可供类似河工模型借鉴。     

在河工模型中应用比降二次变态的试验研究

本文利用比降二次变态来解决河工模型加糙(即同时满足阻力相似和重力相似)的问题,及统一淤积相似中悬浮相似与沉降相似间的矛盾,并通过模型试验,研究不同程度的比降二次变态 对水流特性的影响,以得出满足流速分布相似所容许的变态幅度。文中实例表明,宽浅顺直河流比弯曲型河流,更适于在河工模型中采用比降二次变态。     

论变态动床河工模型及变率的影响

本文讨论了变态动床河工模型试验中,由于变率引起争议的几个重要问题:(1)几何变率的确定,作者提出应考虑边壁阻力与河底阻力的比值,在原型与模型应该接近相等的原则。(2)弯道水流与泥沙运动的相似问题,作者提出不应该破坏流速垂线分布的原则。(3)模型沙的选择,作者提出根据泥沙颗粒运动三种状态(层流、过渡、紊流),选择模型沙比尺的方法。(4)河床演变与水流运动时间比尺不一致的问题,作者作出解释。(5)由于在数值计算及模型试验中,所采用的糙率系数不准确引起的误差,提出了估计的方法。     

对《悬移质变态动床模型试验中掺混相似条件的剖析》一文的商榷

根据对水流泥沙运动相似规律的一些认识，讨论了《对悬移质变态动床模型试验中掺混相似条件剖析》一文中论定悬沙水流相似中只存在一个相似条件等问题。指出原文在推导过程中存在的不合理假定后，循原文的途径导出了两个相似条件。认为相似条件λu*=λΩ不是不能成立，而是须满足条件λu*=λH^1/6才能成立，在物理上是须满足流速垂线分布相似。试验资料表明，在模型变率不是很大时，相似条件λu*=λΩ是可以应用的。     

泥沙模型时间变态影响消减措施探讨

针对长江中下游河段泥沙模型时间变态影响及其消减措施的问题,通过回顾以往相关研究工作,分析了时间变态成因及其影响,并评述了消除或减弱泥沙模型时间变态影响的有关措施或设想。在此基础上,以长江南京河段泥沙模型为实例,基于调整模型水沙过程概化方式的思路,进行了消减时间变态影响的试验研究。结果表明:按水沙过程逐日平均概化方式进行泥沙试验基本可行,有望在长河段模型试验中解决或改善时间变态所带来的涨水水量不足和落水水量排除的难题。     

推移质动床模型粒径比尺计算式选择

描述泥沙起动的方法可分为以起滚流速为参数和以起动拖曳力为参数两大类，由这两类方法推导得到的模型沙粒径比尺计算式是不一样的，实际应用时，如何选取粒径比尺计算式是民须回答的问题。首先根据两种粒径比尺计算的推导过程，弄清了各自成立的物理条件，依照变态模型水流惯性力相似和阻力相似的应满足，用动床模型中阻力相似须由模型沙自身糙度满足条件，推导得到模型变率值与模型沙特性之间的关系式，最后指出：泥沙地起拖曳力公     

EFFECT OF STREAMLINE CURVATURE AND SOME OTHER CONDITIONS ON THE TURBULENT STRUCTURES IN THE OTHER REGION OF AN OBSTACLE

ＥＦＦＥＣＴＯＦＳＴＲＥＡＭＬＩＮＥＣＵＲＶＡＴＵＲＥＡＮＤＳＯＭＥＯＴＨＥＲＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳＯＮＴＨＥＴＵＲＢＵＬＥＮＴＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＩＮＴＨＥＯＴＨＥＲＲＥＧＩＯＮＯＦＡＮＯＢＳＴＡＣＬＥＬｉｕＳｈｉ－ｈｅ（ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ...     

梅花形十字板加糙的原理及实践

：梅花形十字板加糙具有形体小、阻力大、进入阻力平方区雷诺数小、适应水流方向变化等优点,完美地解决了大变态非恒定流河工模型的加糙问题,其在淮河防洪模型中的应用取得了满意的成果。     

An Approximately Semi-Analytical Model for Describing Surface Runoff of Rainwater Over Sloped Land

Accurate prediction of surface runoff is critical to watershed management. In this research a semi-analytical model was adopted to solve the kinematic wave equation based on the assumption that the rate of overland-flow depth change is proportional to the rainfall excess. Simulations were compared with the results from laboratory experiments at various rain intensities. Parameters of infiltration rate and Manning’s roughness coefficient were determined. The accuracy of the semi-analytical model was evaluated by numerical simulations. The predicted outflow rates from the numerical simulations agreed well with the observed data. Further, our study indicated that the ratio (c) of the overland-flow depth change to the rainfall excess was a power function of the rain intensity. The depth and velocity of water flow at any time and distance could be calculated with the semi-analytical model. Hydraulic parameters including Reynolds number, Froude number, hydraulic shear stress, stream power and Darcy-Weisbach friction factor characterizing the dynamic features of overland flow of rainwater were calculated based on calculated overland-flow depth and velocity. The proposed analytical method can provide a new way to predict infiltration and runoff over sloped land.     

Evaluation of the Logarithmic Law of the Wall for River Flows

The logarithmic law of the wall is commonly used to determine the shear stress applied to the river bed by the flow field. The shear stress calculation requires a velocity profile at the location of interest—data that can be obtained with a boat‐mounted acoustic Doppler current profiler (ADCP). ADCP survey procedures use either a fixed‐vessel (FV) or moving‐vessel (MV) with each providing different spatial and temporal resolution. MV procedures require significantly less field effort but the data lack the temporal resolution of FV measurements. This fact has motivated investigators to seek MV procedures and analysis techniques that provide equivalent results to FV measurements. This study compares results of the two survey procedures for depth‐averaged quantities (velocity and flow direction), mean velocity profiles, shear velocity and equivalent sand grain roughness. Mean velocity profiles are produced by time averaging for the FV measurements and spatial averaging for the MV measurements. Shear velocity and equivalent sand grain roughness are determined using simple linear regression applied to the logarithmic law of the wall. These procedures are demonstrated using data obtained during bankfull flow on the lower Roanoke River, North Carolina, USA. The results indicate comparable estimates of depth‐averaged quantities from both survey procedures. Estimates of the mean velocity profiles were found to be more variable. The agreement for shear velocity and equivalent sand grain roughness was generally poor indicating that further work is necessary to produce comparable results with MV survey procedures. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

温排水变态模型的水平扩散相似问题

温排水变态模型扩散系数与模型变率之间存在着密切联系,了解、明确温排水变态模型的扩散相似影响,对温排水试验模型设计、几何变态率选择以及提高模型模拟精度具有重要意义。本文总结分析了前人关于污染物水平扩散系数计算方法以及扩散相似问题等相关研究成果,据此提出了宽浅型水域污染物水平扩散系数通用计算模式。在此基础上,基于可控温、湿度条件下温排水输移扩散水槽试验与数学模型反演计算分析相结合的方法,开展了散热相似条件下不同变态率模型温排水输移扩散影响对比研究,对不同变率条件下流场、温度场主要特征参数及水平扩散项参数取值进行了深入的分析,提出了宽浅型水域变态模型水平扩散系数与模型变率间的计算关系式。经原型实测资料验证,该关系式在宽浅水域具有良好的适宜性,可用于温排水及其它污染物输移扩散变态模型与原型间水平扩散系数的转换计算。研究结果为今后宽浅型水域中温排水或其他污染物输移扩散数模计算、物理模型试验参数选择奠定了良好的基础。     

水工定床模型相似度的研究

对水工定床模型相似性的分析可量化为模型相似度的比较。模型系统与原型系统之间的相似在于二者之间有若干个相似元。各相似元的相似值等于特征值比例系数和相应的特征权数的乘积。相似元的相似值总和为二者之间的相似度，即二者之间相似性的度量。水工定床模型系统与原型系统之间的相似性由十个相似元构成。根据这一理论，本文分析了模型的几何变形对流速、压强和相应场产生的变态效应，并以算例分析了变态率和几何比尺对水工定床模型相似度的影响。结果表明相似度量化评估有利于提高模型的相似性，水工定床模型宜多采用大比尺。     

河口海岸近底层潮流速分布模式初步研究

许多现场实测资料表明,潮流近底流速剖面偏离传统的对数分布。虽然偏离值可能不大,但利用对数剖面去计算河底粗糙长度和剪切应力时会引起较大的误差。有研究者的数值试验表明,如果通过流速是对数分布来估计粗糙长度和底部切应力,偏差可能超过100%(Kuo等,1996)。本文从流体动力学原理出发,利用Prandtl混合长度和Von Karman自相似理论,建立河口海岸近底层潮流速分布的对数线性模式。通过对英国大陆南部西Solent水道实测水流垂向分布进行枚举粗糙长度z0结合最小二乘法拟合,并将计算结果与传统的对数模式的结果比较,表明本文模式有以下优点:①精度高,计算值更接近实测值;②所确定的粗糙长度z0和摩阻流速u*的相关系数更高,且两者在相位上更趋一致。