引水建筑物附近的河床计算

设计和管理水工建筑物时,河床计算具有很大的实际意义。但是由于河流中河床演变过程的复杂性和缺乏足够的研究,致河床计算的方法尚没有十分完善。现在提出的这篇论文是我们旧著“参考文献1～3”中阐述过的自然河床计算法的继续发展。这和计算法是把河床的横断面上稳定条件作为基础的。河床在横断面上的稳定条件是: (一)平均流速与河床的平均深度之间的关系应使河床既不发生冲刷,也不致被推移量泥沙所淤     

斜坡上块石的起动流速与抛石体的稳定坡度

对松散结构河床中块石的稳定性进行三维分析。考虑了斜坡上的块石受与河床平行的重力分量影响．以及水动力与重力不共线两十特点．给出适应各种方向的起动流速普遍关系式。分析表明，起动流速以及斜坡稳定坡度决定于泥沙、床面性质和水流条件。流速方向不同．块石受力状况差别很大，这是斜坡和平底床面的主要差别。与试验数据对比说明，本文公式有相当的适应性。     

水库下游卵石河床冲淤演变规律及机理研究

通过实测资料和模型试验研究了某水电站下游河道卵石河床冲淤演变规律,探讨了宽级配卵石河床的自动调整作用。在天然条件下,水电站下游河道河床稳定,水库运行后,水流的挟沙能力有很大富余,下游河道发生了较大冲刷。试验表明:在不同流量作用下,河床自上而下以冲刷为主,流量越大,冲刷强度越大;在冲刷过程中,水深变大,流速减小,床沙变粗,河道更加稳定。     

基于数值模拟的平原河流弯道生态治理研究

建立基于有限体积法的平面二维水动力模型对海河流域鲁北平原典型河流弯道进行数值模拟,模拟研究不同流量和不同河床形态条件下河流弯道水流流速,并根据流速与河床冲淤关系分析不同工况下河床、河道边坡的冲淤变化,选出适宜河流弯道生态治理的河床形态,即在原始自然河床基础上进行拓宽、保持自然状态的河床形态。该河床形态的弯道流速梯度小,可以减缓两岸流速分布的不均匀性,水流动力轴线趋于河道中心线;水流流速分布趋于平缓,水面横比降小,弯顶下游低流速区域小,可以减少泥沙淤积。结合土壤生物工程技术,根据弯道水流模拟分析结果,提出平原区典型河流弯道生态治理的布设方案:弯道处河床只添加生态丁坝,或在主河槽处添加高度为15 cm及以下的潜坝。治理方案模拟结果表明添加生态丁坝可以较好地改善弯道水流流场。     

2013—2014年凌汛期黄河头道拐断面冰塞演变及河床冲淤特性

采用ADCP技术,对黄河头道拐河段封冻期的冰下流速和地形变化进行监测试验,获取了断面冰下冰花、流速分布和地形变化的有效数据,并对河床断面变化和冰塞对冲淤的影响进行分析。原型观测表明,头道拐断面河床冲淤变化受冰塞的影响很大,冰花聚集位置受冰下流场影响;冰花聚集与河床冲淤呈相关关系,与流速分布和发展趋势一致;冰花聚集处压缩了过流面积,断面流速减小,河床发生淤积,主河道冰花聚集相对较少或没有冰花,河道底部流速较大,河床发生冲刷。     

2013—2014年凌汛期黄河头道拐断面冰塞演变及河床冲淤特性

采用ADCP技术,对黄河头道拐河段封冻期的冰下流速和地形变化进行监测试验,获取了断面冰下冰花、流速分布和地形变化的有效数据,并对河床断面变化和冰塞对冲淤的影响进行分析。原型观测表明,头道拐断面河床冲淤变化受冰塞的影响很大,冰花聚集位置受冰下流场影响;冰花聚集与河床冲淤呈相关关系,与流速分布和发展趋势一致;冰花聚集处压缩了过流面积,断面流速减小,河床发生淤积,主河道冰花聚集相对较少或没有冰花,河道底部流速较大,河床发生冲刷。     

潮州供水枢纽工程西溪截流的技术措施

潮州供水枢纽工程是广东省“十五”重点建设项目，其西溪截流方式采用自右向左“平抛护底、单戗立堵”(龙口最后40m，两边进占)的方案，河床护底采取铺设土工布、上面在精确测量下抛压石块的透水保沙、稳定河床的技术，克服了深厚软基河床上截流大流速、高落差等难题，取得了截流的成功。     

潮州供水枢纽工程西溪截流的技术措施

潮州供水枢纽工程是广东省“十五”重点建设项目，其西溪截流方式采用自右向左“平抛护底、单戗立堵”（龙口最后40m，两边进占）的方案，河床护底采取铺设土工布、上面在精确测量下抛压石块的透水保沙、稳定河床的措施，克服了深厚软基河床上截流大流速、高落差等难题，取得了截流的成功。     

箱形涵洞对河床水沙特性影响的试验研究

以漳河的穿河涵洞为对象,采用物理模型的方法,就3年一遇和50年一遇洪水工况时箱形涵洞所在河道的沿程水位、上下游各断面流速及其下游河床局部冲淤变形等问题进行了试验观测,探讨了箱形涵洞对河床水沙特性的影响。试验表明:在3年一遇和50年一遇洪水工况下,箱形涵洞对上游河床的壅水较少,最大壅水高度分别为0.57m和0.3m;涵洞上游各断面的平均流速较无涵洞时有所减小,且断面横向流速分布曲线更平坦。在迎水面出现了河中心流速较左右岸流速大的现象;在涵洞下游较远的CS8断面的平均流速分别为1.8m/s和3.7m/s,与无涵洞时相差不大;在3年一遇洪水工况下,箱形涵洞洞后能形成Fr=4.52的稳定水跃,使得箱形涵洞下游CS6断面的河床局部冲刷较少,其平均冲刷深度约为0.5m。由此可见,箱形涵洞具有较优的水力条件。     

桥墩局部冲刷防护的石块起动

桥墩局部冲刷一直是影响桥梁安全的最大自然灾害,抛石防护是最普遍的冲刷防护形式之一。在总结已有冲刷机理的基础上,分析了包括墩前河床底部流速和墩侧河床底部流速的桥墩局部流速,并给出了桥墩冲刷防护石块起动的简化公式。结果表明,墩侧河床底部流速大于墩前河床底部流速,墩侧防护石块更易走失。当行近流速小于3m/s时,可采用抛石进行桥墩局部冲刷防护,抛石直径约为0.2m;对于行近流速为3～5m/s时,建议采用其它冲刷防护措施。     

北方河流冰期水流阻力分析

本文通过由流速分布推求冰期河道冰盖糙率系数,提出了由流速分布推算冰盖及河床糙率的计算方法,同时考虑冰盖影响区与河床的流速分布,确定最大流速位置,阐述了冰盖对水流的阻力是研究河道冰情演变及其运动规律的依据.并对河道冰期形成冰盖,其阻力使河道水位升高、过流能力降低、水位流量关系改变.流速分布推算冰盖及河床糙率的计算方法进行了分析.为北方地区基层测站的冰期测验工作提供参考.     

长江上游河床卵石起动流速表达式的讨论

本文列举了以往关于长江上游河段河床卵石起动流速表达式,然后就这些表达式进行了对比分析。通过分析,对河床卵石的补给条件可能影响卵石起动流速的机理,结合实例作了阐述;对长江上游河床卵石起动流速表达式中有关参数的表达方式及其应采用的数值提出了讨论意见。     

冰层下的输沙

在冬季的一些月份,许多河流成为冰层覆盖的河流。冰层的出现,使水流的许多特性,如流速分布、剪切应力分布、混和特性等,产生了一系列的变化。这些变化应在边界条件稳定情况下研究,因为冲积河道河床的易变性,影响水流的特性,反之,不同的水流特性也影响冲积河流河床的变化。     

冰盖下散粒体泥沙起动流速的试验研究

本文通过水槽试验，对模拟冰盖流的河床泥沙起动流速进行了试验研究，探讨了冰盖流下河床泥沙起动流速的变化规律。试验表明:冰盖下泥沙起动流速与冰盖及槽底糙率的相对比值有关。     

冰盖下散粒体泥沙起动流速的试验研究

本文通过对水槽试验，对模拟冰盖流的河床泥沙起动流速进行了试验研究，探讨了冰盖流下河床泥沙起动流速的变化规律，试验表明：冰盖下泥沙卢动流速与冰盖及槽底糙度的相对比值有关。     

概化三角形河床水沙交界面的水流特性研究

为了明确波状河床水沙交界面的水流特性,将河床概化为三角形河床,利用COMSOL Multiphysicis软件进行数值模拟研究,首先根据沉积物深度与潜流正交换区深度的关系曲线确定了河床的沉积物深度。设置了5种三角形河床,对两种工况下的水流特性进行研究,研究的参数有水沙交界面的流速和潜流交换量。结果表明:三角形河床的形状对上升流和下降流区域、水沙交界面质点流速具有显著的影响,上升流潜流交换量和下降流潜流交换量近似相等,潜流交换量会随着三角形河床形状发生变化。     

山区宽窄相间河道不同流量下水流结构研究

为了研究山区河流宽窄相间河段不同流量下水流结构特性,以雅安宝兴河上游河段为研究对象,概化实际河道,并建立三维水流计算模型。结果表明①小流量下,窄段上游无明显壅水现象,宽窄相间河道显现出与顺直河道相似的特性,随着流量的增加,窄段上游壅水剧烈,宽段到窄段沿程断面平均流速呈现“增加—相对稳定—骤减—相对稳定—增加”的分布规律;②受河宽、壅水和回流影响,不同流量工况下宽段横断面的水流特性分布较窄段更加复杂,且在宽段的壅水区与非壅水区流速分布规律差异亦较大;③不同流量状况下,宽段床面剪切力剧烈变化将造成卵石沿程运动的不连续性,宽段河床呈现周期性往复发展的复归性变形,从而维持了宽段河床结构的稳定,而在窄段,河道在较大的床面剪切力长期作用下,形成了与周围环境相适应的河床结构,以消耗窄段较大的水流能量,从而保护河床的稳定。     

万安水利枢纽施工期临时通航设计

在通航河道上建造水工建筑物时,由于分期导流围堰束窄河床或完全截断河床、或者在河床中挖取砂石骨料,均会改变河床流速、流态,引起新的激烈地造床运动,招致航道变迁;施工船舶占据航道且航行频繁,     

堆积体对上游附近河道三维流速分布影响的试验研究

堆积体的存在易对河道的水流流速产生影响。通过水槽试验,采用ADV观测堆积体附近的三维流速。通过控制流量大小,研究堆积体作用下河道三维流速沿堆积体上游临近横断面的分布规律。试验结果表明:①流量相同时,流速受堆积体形态影响。离河床越近,三维流速沿横断面的分布曲线:顺水流方向流速u的趋势线越陡,指向右岸一侧流速v和垂直河床向下流速w的峰值越向堆积体在横断面的投影线靠近。v由天然情况下趋于0的直线变成离河床越近,流速峰值越大,两岸流速越小的下抛物线。w在河床附近,曲线呈“勺子”形态,远离河床,曲线失去“勺子”形态。②随着流量增加,同一流层上,u流速增大,流速沿横向的分布越不均匀,曲线越陡。u流速方向和v流速方向的夹角θ,在离左岸(堆积体一侧)大约1/2堆积体半径时取得最小值。离左岸越远θ值越大,直至离左岸45 cm后θ才恢复天然值90°。研究成果可为河流防护和治理工作提供技术支撑。     

河蟹栖息影响因素试验研究

通过水槽试验,研究不同底质、水流条件、地貌对河蟹栖息的影响。结果表明:河蟹对卵石河床偏好性最强,粗砂次之,碎石最弱;卵石河床上河蟹达到最大附着力时的流速为0.8m/s;在河床地貌选择方面,卵石河床地貌纵向条状的河蟹丰度最高,局部点坑次之,横向条状最低。因此,将卵石底质、较低水流流速、纵向条状的地貌特征等参数进行结合能最大程度构造出利于河蟹的生境,从而起到保护河蟹种群的效果。