长江入海悬移质泥沙粒度与流量、含沙量的关系

以大通站为例,用回归分析的方法研究了长江入海悬移质泥沙的粒度特征。结果表明,无论是各年年内变化、多年平均的年内变化、还是历年变化,入海悬移质泥沙粒度均随流量增加而变粗,表明水动力条件对长江入海悬移质泥沙粒度特性具有明显的控制作用。入海悬移质泥沙粒度随含沙量的变化多数年份随含沙量增加而先增后减,少数年份随含沙量增加而增大,年内变化的总趋势是随含沙量增加而先增后减;历年变化则随含沙量增加而先减后增,这些变化行为与水动力条件和泥沙供应有关。     

论黄河干支流悬移质粒径与含沙量关系

黄河干支流资料表明，河流中悬移质泥沙粗细的变化既有随着含沙量的增加而变粗的，也有随着含沙量的增加而变细的。本文分析了黄河干支流泥沙粒径与含沙量关系的不同资料，提出了较大含沙量情况下泥沙粒径与含沙量的统计关系，解析和讨论了所推导出的悬移质泥沙粒径与含沙量的关系。     

不同含沙量不同流速下水轮机磨蚀性能研究

为了更加科学地防治和减轻水轮机泥沙磨蚀危害,对其磨蚀特性进行了研究.采用黄河原型沙配制含沙水流,对1Cr18 Ni9Ti、ZGOCr16Ni5Mo材质的水轮机过流部件进行磨蚀试验.结果表明:当含沙量相同时,过流部件材料的磨蚀失重量随着流速的增大而增大;当流速相同时,磨蚀失重量随着流体含沙量的增大而增大;在试验含沙量10～100 kg/m3范围内,过流部件材料的磨蚀失重率随流速的增大而增大,磨蚀失重率与流速呈幂函数关系.     

外洪含沙量对干渠泥沙淤积影响研究

外来洪水汇入干渠产生的泥沙淤积会减弱渠道过流能力,导致水体溢顶漫堤,严重影响堤岸边坡的稳定性。通过物理模型试验研究外洪含沙量对干渠内断面流速横向分布、流速垂向分布、泥沙淤积过程及淤积形态的影响规律。结果表明：干渠中间位置受外洪和渠道边壁阻力的影响较小,其流速较大,洪口附近和渠道边壁处流速较小;在一定水深范围内流速随水深减小而增大,靠近水面时流速减小;外洪含沙量越大,泥沙淤积厚度越大,泥沙淤积起始位置和最大泥沙淤积厚度出现位置越靠近干渠上游。     

含沙量对水体耗氧有机污染物降解耗氧影响

在泥沙存在情况下,水体中的耗氧有机污染物的降解耗氧规律与清水中有很大的差异。从水体耗氧有机物降解反应动力学和溶解氧反应动力学方程出发,考虑泥沙对耗氧有机污染物降解的影响,得出了耗氧有机物降解过程耗氧量随时间变化表达式。通过室内实验研究了含沙量对耗氧有机污染物的耗氧规律的影响,利用耗氧量随时间表达式对实验数据进行分析,得出了泥沙影响下的耗氧有机污染物耗氧速率常数与含沙量的一般规律。结果表明,泥沙对耗氧有机污染物降解耗氧过程符合一级动力学反应,且耗氧速率常数随含沙量的增大而增大,由泥沙存在引起的溶解氧衰减速率常数与含沙量之间存在非线线的函数关系。     

含沙量对冲积河流河型的影响

黄河下游泥沙输送的机理随含沙量的变化很大。黄河下游的河道一般呈游荡型或弯曲型，显著特点是在低含沙量和高含沙量条件下都存在着强烈的河道侵蚀及游荡型河道形态，而淤积和游荡则多发生于中等含沙量条件下。一维数值模型揭示了某些河床形态可能与泥沙密度的垂向层状分布及其阻碍沉降效果有密切关系。泥沙含量不大的情况下水流是次饱和的，流速呈对数曲线分布，泥沙容重呈层状分布，次饱和水流造成河床冲刷和弯曲型河道；高含沙水流情况下，水流的紊动结构造成的含沙量纵剖面变化，形成超饱和水流；在更高含沙量（10—100kg／m^3）情况下，悬移质泥沙可造成垂向几乎为常数的宙沙量纵剖面及对数流速分布。这些可以由泥沙引起容重效应的IDV模型进行验证，而河道形态变化可由3D模型模拟。河流形态模拟揭示了在相对低含沙水流中形成游荡型河道，主要是由于河道淤积、壅水、分汊形成新流路造成。当存在高含沙水流时，河床受到冲刷，水位降低，大堤约束河道，从而减小了游荡强度。另外，落淤速度的降低造成河道淤积减弱，形成冲刷，结果高含沙水流却形成了弯曲型河道。     

多级斜板式水沙分离装置试验

采用渠化设计的方法对垂向异重流式混合流体分离鳃进行结构优化,在不同流量、不同含沙量、不同斜板间距组合条件下,对该优化的多级斜板式水沙分离装置进行了动水循环试验。试验结果表明:渠化设计后,清水流与沉降泥沙各行其道,大幅度减小了相互间的扰动;溢流泥沙中值粒径随进流流量的增大不断增大,随进流含沙量的增大逐渐减小;出流含沙量随斜板间距减小而降低;在流量为0.9 m3/h时该装置水沙分离效果最好,泥沙分离率在80%以上,最高可达到93%。     

不同床面下极细沙水流对糙率影响的试验研究

利用天然黄河极细沙进行了不同床面、不同流量、不同含沙量情况下极细沙水流对糙率影响的水槽试验.结果表明:光滑水泥床面以及在光滑水泥床面上加糙的床面,均有减阻现象但不明显;在粗糙床面上,糙率系数随含沙量的增大而减小,但当含沙量为60～100 kg/m3时,糙率变化比较平缓,超过100 kg/m3时,糙率随含沙量的增加而减小;对于不同级配的悬沙,当含沙量超过某一临界含沙量时,糙率随含沙量的增大而减小,且细颗粒含量越大,减阻现象越明显.     

梭锥管内水沙两相流流场及含沙量分布研究

为了探明梭锥管快速分离水沙两相流的机理,分别对梭锥管和普通装置进行了静水和动水沉降试验,获得了不同采样点的含沙量随时间的变化规律.结果表明:与普通装置相比,梭锥管内完成泥沙沉降所需的时间约为普通装置的67％;梭锥管内沉降面积相等的各采样点含沙量均随沉降时间的增加而迅速减小,且在相同时段各采样点的含沙量基本相等,与采样点的位置无关;梭锥管内布置锥圈后,缩短了泥沙的垂直沉降距离和沉降时间,并且沉降到锥圈上的泥沙能快速汇集到浑水通道,达到了快速分离水沙的目的.     

水流含沙量对磨蚀的影响

在前人进行的基础上，分析了含沙量对磨损和气蚀的影响，提出了由湍流猝发现象而引起的扫荡磨损的概念，认为含沙量的增加将增加小角度微切削破坏作用和扫荡磨损，降低单颗粒泥沙的破坏作用，含沙量小时促进气蚀，而含沙量大时则制约气蚀，提出了临界含沙量SCr有可能不存在的情况，解释了文献[1],[2]的结论。     

OBS-3A在悬移质含沙量测验中的应用研究

传统悬移质含沙量主要采用烘干法测量,其操作繁琐、费时费力且无法实时连续施测,近年来越来越多地被光学仪器法（OBS-3A）替代。介绍了OBS-3A的测量原理、仪器结构,通过OBS-3A与传统方法测验悬沙浓度（SSC）比测试验,分析了传统方法测沙与OBS-3A测沙结果之间的关系。结果表明,只要样本覆盖一定范围且样本数达到一定数量,浊度和SSC之间能得到较好的相关关系。推荐采用0.6 H的水样率定工作曲线。OBS-3A的测量结果受泥沙粒径的影响较大,颗粒粒径越小,OBS-3A就越敏感,所测得结果也更为准确。     

杭州运西河网沿程含沙浓度和淤积规律研究

为了研究泥沙在杭州运西河网内的沿程输移淤积规律,基于非均匀沙不平衡输移理论,结合黏性非均匀沙起动概率公式和非均匀沙水流挟沙能力公式,得到改进后的河网悬移质沿程含沙浓度计算公式。计算了杭州市从钱塘江引水至运西河网“四港四河”内的悬移质沿程含沙浓度及河网沿程淤积率。结果表明：河网引入钱塘江水后,河网内悬移质含沙浓度呈明显的沿程减小趋势。在引入流量相同时,河网淤积率随引入水体含沙浓度的增大而增大;当引入水体的含沙浓度相同时,河网淤积率随引入流量的增大而降低。研究结果可以为该区域河道清淤提供参考。     

干旱区草型湖泊悬浮固体浓度及水深的遥感与分析

本文以干旱区草型湖泊乌梁素海为研究区，以1986～2004年间8个典型年的同期多波段Landsat ETM／TM遥感图像数据及2002～2004年的实测数据为信息源，应用多光谱混合分析法建立了悬浮固体浓度S与通过TM1、TM2、TM3三波段反射率计算求得的高悬浮固体成分比例之间的关系方程。经过应用分析得出：乌梁素海悬浮固体浓度总趋势逐年增加；1991年后各典型年悬浮固体浓度呈现出15大于入口，入口又大于海中的特点，且悬浮固体浓度与水环境因子的变化特征基本一致；2002年年内，悬浮固体浓度呈现秋初大于冬初，冬初又大于夏初的特点。此外，应用水深遥感原理，通过遥感图像多波段反射率组合的优化对比，建立了水深Z与前3个波段反射率组合的回归方程，结果表明乌梁素海生物填平速度呈逐年增加趋势，水深的空间分布呈现出从南到北递减的趋势，而水底形态呈现出从南至北递增的趋势。     

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

利用浊度仪测量水流含沙量时,泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体,开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究,对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明:固定含沙量条件下,非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合Mie散射定律;含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10～10²,泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10^-1～1;相同含沙量条件下,悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型,能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响,可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。     

江苏大丰潮滩底质与悬沙的粒径组成特征

2002年和2003年夏季在江苏大丰潮滩上采集了表层底质和悬沙样品,分析了潮滩不同部位的底质与悬沙的粒径组成特征及其影响因素.研究结果表明,潮滩表层底质具有明显的空间分带性,底质泥沙的来源和堆积方式（悬沙沉降和推移质输运）以及植被覆盖状况是影响底质空间分布的重要因素.悬沙粒径组成在潮周期内的变化有两种模式,一是稳定型,悬沙级配的时间和空间变化很小;二是双峰型,悬沙级配的时空变化显著,粗细峰强度不断转换.再悬浮、沉降、涨潮时输入潮滩的悬沙和底质级配是影响悬沙粒径组成的主要因子.悬沙与底质在粒径组成上差异明显,再悬浮和沉降是联系二者粒径组成关系的纽带.悬沙沉降对底质的泥沙贡献率从潮滩下部向上部不断增加,在互花米草滩上至少为79%.     

明渠挟沙水流中悬移质的床面平衡浓度

本文通过泥沙颗粒运动的概率密度输运方程，推导出床面附近运动的泥沙颗粒的概率密度函数及相应的泥沙颗粒向上运动和向下运动的通量，建立了计算明渠挟沙水流悬移质床面平衡浓度的关系式。通过与试验资料及经验公式的比较对本文建立的关系式进行了检验，结果表明本文所得计算公式与实际符合较好，可用于悬沙床面平衡浓度的计算。     

破碎波作用下粉沙悬移质浓度垂向分布的实验研究

通过水槽实验对破碎波作用下驴驹河粉沙和黄骅粉沙悬沙浓度的沿程分布和垂向分布进行了研究,并对实验现象进行了初步分析。实验中发现:在波浪破碎前近底有高浓度含沙水体层,而在波浪破碎后高浓度含沙水体层消失;断面平均悬沙浓度在破碎点附近达到最大,在破碎点前,断面平均悬沙浓度沿程增大,而在破碎点后,断面平均悬沙浓度沿程减小;在波浪破碎前附近,上层水体紊动较强,从而悬起比平坡情况下更多的泥沙,使悬沙浓度不但在下层水体高,而且在上层水体也较高,因此在计算泥沙输移时,应对此更加注重。     

VSMS系统在潮滩水沙测量中的应用

介绍了同步多点观测潮滩水流悬沙浓度、流速和水深和的计算机测量系统（VSMS）的组成，现场测试表明，该测系统精度较高、性能良好。     

非均匀沙床面平衡浓度

根据近底非均匀沙交换的随机 力学模式首次从理论上建立起非均匀沙床面平衡浓度公式，将床面平衡浓度表示为起动、不止动和悬浮概率以及单步运动平均时间比B的函数关系。残差修正灰色系统模型和指数拟合关系用于悬移质平衡浓度竖向分布实测资料以获得床面平衡浓度值，据此确定理论公式中的参数B.床面平衡浓度计算与“实测”值比较结果令人满意，意味着本文提出的公式是合理的，可作为悬移质运动微分方程的底部边界条件。