动床床面阻力公式的比较研究

选择了21个有代表性的冲积河流动床床面阻力公式，利用近10000组水槽和天然河道实测资料，全面客观地比较了这些公式在已知单宽流量、能坡和泥沙粒径时，计算水深的精度。对水槽资料和天然河道资料分别给出了各公式的计算精度，可供有关泥沙研究人员参考。其中Peterson和Peterson公式是其中精度最高的公式。     

冲积河渠床面阻力试验研究

本文分析总结了在可调坡循环长水槽内进行的冲积床面阻力试验资料,同时分析了国内外其它大量水槽试验及天然冲积河渠的床面形态及阻力资料.结合对冲积床面阻力影响因素的物理分析,总结提出了预报冲积河渠床面阻力的规律及公式,同时提出了区分床面形态低能态和高能态的判别公式,初步搞清和提出了过渡区的阻力关系.根据本文提出的公式,可以计算预报不同水沙条件下长江三峡库区淤积河段、长江中下游、黄河下游及各种冲积河渠的床面阻力.     

动床阻力研究与应用

动床阻力随床面形态的变化而变化,而床面形态又是水流强度的函数,Simons将两者关系分为三个流区,即低水流区、过渡区和高水流区.不同流区阻力特性和规律是不相同的,正确和合理地判别流区是正确确定阻力关系的先决条件.此文在Browline研究的基础上,进一步分析了影响床面形态的基本要素,提出了在第一时间判别流区的方法,建立了各区阻力关系式,并利用长江和黄河实测资料和水槽试验资料进行了预报计算,其精度优于其它同类公式.     

冲积河流粗化后的床面沙粒阻力

通过理论分析提出了与泥沙起动水力条件及泥沙重度有关的泥沙等效粒径的概念及其计算方法,并在此基础上提出了一种计算粗化后床面沙粒粗糙尺度的简化公式,对其取值方法及区间进行了说明。该式表明床面上沙粒粗糙尺度不仅与泥沙颗粒的重度及水的重度有关,且与一定水流条件下形成粗化层时床面上泥沙颗粒的最大起动粒径有关。采用国内外70组天然河道及试验室实测资料,对本文提出的床面沙粒阻力计算公式进行了验证,结果表明该公式的计算精度令人满意。该公式可以用来计算冲积河流粗化后的床面沙粒阻力。     

不同重率轻质沙的床面形态和阻力的试验研究

本文通过动床水槽试验，研究了白色塑料沙，磺化塑料沙，电木粉三种轻质沙的床面冲淤形态和阻力特性，观察了各种材料床面冲淤形态的发展过程，并分析了各种材料沙波形态参数与水流参数的关系，从理论上分析了沙粒阻力和沙波阻力的影响因素，表明沙粒阻力与颗粒粒径和水面比降有关，沙波阻力与沙波的相对高度和沙波背水面的坡角成正比，而沙波背水面坡角的大小又只与颗粒几何性质有关，本文的试验资料和多家水槽试验资料的比较结果证     

悬沙河流的河床阻力分布

用水文站的实测资料和水槽试验资料，分析黄河河流域悬沙河流的阻床阻力分布，作为水力计算的参考。     

悬沙河流的河床阻力分布

用水文站的实测资料和水槽试验资料，分析黄河流域悬沙河流的阻床阻力分布，作为水力计算的参考。     

清水冲刷不连续宽级配床面阻力特性及输沙规律试验研究(Ⅰ)——床面阻力特性

不连续宽级配床沙在天然河道中广泛存在,作为非均匀沙的特殊类型,其床面阻力与一般意义上的非均匀床面相比具有不同的特性。本文通过水槽试验对不连续宽级配床面阻力特性进行了探讨,引入峰度系数表征粗糙床面床沙粒径的非均匀性,将不连续宽级配床面与连续宽级配床面统一起来,根据试验数据拟合得到不连续宽级配床面阻力系数表达式,具有较好的精度。     

清水冲刷宽级配河床粗化机理试验研究

本文在前人研究基础上,选用粒径为0.05～20.00mm的煤屑及天然沙,在长30m、宽0.5m、深0.6m的变坡水槽内,首先进行清水冲刷河床粗化试验方法研究,然后进行了二十九组试验, 在分析本试验及前大水槽试验、河流实测资料基础上,探讨了清水冲刷宽级配河床粗化机理(包括平整床面的粗化及沙波床面的粗化),得到了粗化过程中及粗化稳定后的阻力规律,     

非均匀沙起动规律研究

从非均匀沙受力分析出发，将非均匀泥沙起动所受到的附加作用力分为两部分。用滚动平衡方程式建立了能反映非均匀沙不均匀性的起动流速公式。利用天然河流实测资料和水槽实验资料率定计算公式中的系数，并用其它天然河流和水槽资料进行了验证。结果表明，公式的计算值与天然河流的实测值和水槽实验的实验值符合较好。     

河流动床阻力影响参数分析及其计算研究

动床阻力计算对河流研究和工程问题解决十分重要。自20世纪中叶起利用现代水力学知识计算动床阻力的方法陆续出现，本文对现有成果进行了分析评述，并对经典的Einstein和钱宁等阻力计算方法进行剖析，发现基于水力半径分割假说建立的动床阻力算法，不适用于研究主要由悬移质输沙强度决定床面形态的水流阻力问题。为此，本文首先选取有代表性的基本物理量，同实测糙率值进行相关性分析，确定出主参数;通过数据分析确定水深和能坡的指数后，运用造床流量下床沙中值粒径公式计算河床比降;基于能坡I计算需体现河床比降主导影响的同时应考虑边岸局部水头损失作用的认识，给出能坡修正式，再引入能体现沙粒和含沙量对动床摩阻的影响的因子，建立了动床阻力计算新方法。大量实测资料验证结果表明，本文公式计算精度高，适用性强。     

基于阻力规律的床面形态判别方法

床面形态变化是河床演变的重要方面。如何根据水流和泥沙条件,预测床面可能出现的形态,一直是航道整治与泥沙研究所关心的实际问题。水流阻力规律是水流流动及床面形态等综合特征的反映,反演适当的阻力规律表达式,应能够区分出不同的床面形态。本文正是基于这一理念,通过建立包含床面形态参数的河流水流阻力规律表达形式,并结合水槽试验,得到了确定床面形态的无量纲特征参数,以此对不同床面形态进行区分,绘制出相应床面形态划分图,进而得到了高、低能态时不同床面形态间的分界线方程。该方程可用于对河床形态进行判别与预测,对河流整治具有指导作用。     

含植物河道等效床面阻力试验研究

植物广泛存在于滩地和河槽中,可有效改善水环境,但同时也增加了水流阻力。通常采用不同材料的棍状物或仿生植物模拟实际植物进行试验研究,将植物阻力附加于床面上与原床面阻力一起构成等效床面阻力,因模拟实际植物的不相似导致含植物河道等效床面阻力的研究不够完善。本文提出了对实际植物分区施加实际流速条件进行试验的思路,即按河道现场调研的植物密度布置,沿横向和垂向对河道横断面分区,对实际植物区域施加实际流速条件,试验研究分区水体中的植物阻力,最后换算得到表征等效床面阻力的等效床面糙率。以独流减河上游河道为对象,选用乔木、灌木和芦苇三种典型植物,考虑河道横断面不同分区的流速条件进行了试验,结果表明,当遭遇100年一遇洪水时,乔木种植区域的等效床面糙率为0.060～0.066,灌木种植区域的等效床面糙率为0.083～0.099,芦苇种植区域的等效床面糙率为0.698～0.989。研究成果可为防洪计算和水环境治理提供理论支持。     

EXPERIMENTAL STUDY ON BED FORMS AND FLOW RESISTANCE OF LIGHT－WEIGHT MATERIALS WITH DIFFERENT DENSITIES

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平面潮流数值模拟中底床摩阻系数的修正

本文从三维潮流运动控制方程出发，假定潮流垂直分布服从对数律，推得了一个较全面反映水深、水位变化梯度和流向等因素的摩阻系数修正表达式，理论分析和应用表明，运用修正后的摩阻系数，平面二维潮流数值模型更为完善，并能适用于陡变地形，从而使复演模拟和工程计算结果更为科学合理。     

河流推移质泥沙计算方法

山西省是水土流失比较严重的地区,河流含沙量一般较大,对推移质泥沙及全沙的估算,目前还没有比较理想的方法。本文对水文站和水库大量系列实测悬移质泥沙资料,运用沙量平衡原理分析．提出了山西省不同河流推移质及全沙的计算参数。     

含柔性植物明渠水流阻力特性试验研究

利用水槽试验研究了无草、淹没型、非淹没型柔性植物水流阻力特性的变化规律,分析了含植物明渠沿程水面比降和阻力系数的变化特性。得到各植物阻力系数变化与尼库拉兹曲线基本相似,紊流范围内同样可划分为紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区;探讨了各植物明渠等效河床的问题,据此确定了各植物的粗糙度,对植物粗糙度、水流雷诺数和阻力系数之间的关系进行了分析,并通过对各植物水流阻力系数的分区回归计算,得到各植物水流阻力的分区经验表达式,该方法能较好地应用于含植物明渠水流阻力系数的推求。     

三峡水库下游荆江河段推移质输沙率计算方法分析

根据荆江沙市水文站与监利水文站共380组次推移质输沙率与断面水力要素的实测资料,分析了推移质泥沙的输移特性,建立了推移质输沙率与流量之间的关系式,并利用实测资料对Engelund-Hansen和Einstein推移质输沙率公式进行了检验与修正。研究结果表明:荆江河段沙市站与监利站的实测推移质泥沙年输移量位于137~388万t之间,主要发生在汛期的5-10月,约占全年的75%,而且沙市站断面的年均输沙量小于监利站;推移质输沙率与流量的1.3511次方成正比,呈显著相关。Engelund-Hansen与Einstein公式直接用于计算荆江河段推移质输沙率均存在系统偏差,修正后的公式与实测资料吻合较好,呈高度相关,其中Einstein的修正公式相关度更高。研究成果可用于荆江河段推移质输沙量的计算与河床演变分析。