基于随机-动力学模型的非均匀推移质扩散

为了研究非均匀颗粒与均匀颗粒扩散特性的差异,基于随机-动力学模型建立非均匀推移质泥沙运动的间歇朗之万方程,该方程不仅能够模拟推移质颗粒的间歇运动(运动-静止交替)过程,而且能够较好地反映颗粒速度统计分布特征与颗粒受力之间的联系.采用建立的模型对非均匀颗粒长尾分布停时进行模拟,分析均匀颗粒与非均匀颗粒扩散特征的差异.结果表明,颗粒的非均匀性可以导致某些随机量(如停时)满足长尾分布,但因为不满足中心极限定理,这种长尾分布与均匀颗粒的长尾分布将导致完全不同的扩散类型.说明非均匀颗粒在大的时间尺度上表现为弹道运动,这种弹道运动反映出的并不是反常扩散,而是确定性的沿程分选过程.     

南水北调中线干渠闸前变水位运行方式探讨

针对天津分水口流量变化,应用两种闸门调度方式且将闸前水位控制在不同变化幅度内时,采用建立的南水北调中线电子渠道模型模拟计算了干渠中的水流过渡过程。结果显示,闸前水位自由波动时,由于动用了较多的调蓄库容,会导致水位波动幅度过大而影响干渠的安全平稳运行。对闸前水位变幅限制太小或阻止闸前水位变化时,会导致干渠水位长时间波动并影响到进入惠南庄前池的流量。考虑到渠道安全、缩减渠道水力过渡时间和尽量减小对末端前池水位的影响,初步推荐闸前水位变化幅度在±0.15 m范围内波动较为适宜。     

南水北调中线工程输水渠道桥梁影响分析

采用堰流公式对南水北调中线总干渠中的大量桥梁对渠首水位和水头损失的影响进行模拟计算和分析。计算结果表明,桥梁对渠首水位的影响不能用每座桥梁的水头损失进行简单叠加;在采用阻水能力较小的半圆头尾型桥墩时,设计和加大流量下由764座桥梁引起的渠首水位增加分别仅为0.194 m和0.238 m。通过对所有桥梁水头损失的计算比较发现,不同的桥墩形状造成的总水头损失相差较大,选用流线型、水流易于通过的桥墩形状可以节约相当部分的水头。     

水库泥沙淤积滞后响应的理论模型

河床演变中普遍存在着滞后响应现象,而以往的水库泥沙研究对滞后响应现象很少考虑.本文在作者近期关于水库泥沙淤积滞后现象研究的基础上,从河床演变学的自动调整原理出发,建立了水库泥沙淤积滞后响应的理论模型.并以三门峡水库泥沙淤积为例,利用提出的理论模型分析了库区累计淤积量对流量加权平均坝前水位的响应、潼关高程对年入库水量的响应及水库末端比降对年平均坝前水位的响应,结果表明所建理论模型能够描述泥沙淤积的特征,为水库泥沙淤积的研究提供了一种新的方法.     

对渭河下游是否已经达到冲淤平衡的分析

根据潼关高程抬升引起的渭河下游河道淤积的物理图形，提出了能够反映下游侵蚀基准面抬升影响的淤积平衡模型。通过对水文泥沙和河床冲淤资料的分析及平衡模型的分析计算，探讨了在河道淤积发展的不同阶段，各河段的不同淤积趋向，以及渭河下游在维持潼关高程不变的条件下河道的淤积发展趋向。结论认为，在潼关高程大致保持不变，且来水来沙没有大幅度改变的条件下，目前渭河下游累积淤积量已经接近或正在趋于淤积平衡。但是，如果发生高含沙大洪水，滩地将会产生较大的淤积。     

潼关高程下降对渭河下游防洪的影响

潼关高程抬升引起渭河下游大量泥沙淤积，给防洪带来一系列问题。本文针对这一问题，通过对渭河下游河道40多年的大断面地形资料进行分析和计算，探讨了潼关高程与渭河下游泥沙冲淤的关系，并分析了典型断面的水位变化。结果表明，潼关高程与渭河下游泥沙冲淤密切相关，潼关高程下降后，渭河会产生溯源冲刷。在大水少沙情况下，近槽滩地也会受到冲刷，但是洪水漫滩后滩地会发生淤积，由于主槽面积增加，过洪能力增强，中小洪水防洪压力减小；但如果发生高含沙漫滩洪水，滩地淤积，漫滩洪水水位反而有所抬高，大洪水威胁依然存在。     

具有 Riblets 边界面的粘弹性流体速度分布的实验研究

利用激光测速手段研究了明槽中 Riblets 边界上粘弹性流体流动的速度分布。实验证实，粘弹性流动在具有三角形的 Riblets 底边界时，其粘性底层与紊流核心区内的时均速度分布与窦国仁[1]提出的粘弹性流体速度分布的理论公式很接近。在过渡区，时均速度的理论值与实测值存在着一定程度的差别，这反映了 Riblets 的影响。根据试验值，文中用试错法对窦氏公式予以修正，用其表述在具有 Riblets 底边界时的粘弹性流动的时均速度分布。对于脉动速度，实验表明其最大强度出现在过渡区，且该区域较之具有光滑壁面的清水流动的范围为宽。实验还显示， Riblets 底边界存在的情况下，脉动速度与窦氏理论值是很接近的。理论预报值略高于实测值。     

黄河水库－维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库－维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力、水流挟沙力、冲淤量的横向分配以及水流、泥沙控制方程的离散、求解等方面进行了探讨，用三门峡水库漳关以下库区１９７４～１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量、冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好。应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计算结果基本合理。     

金沙江下游梯级库群为核心的综合交通系统——系统构建及其微观动力特征

为加强梯级水库的综合作用,追求运输利益的最大化做到不同交通体系之间的无缝连接,配合水库的综合调度,基于综合交通系统理论提出了一套以通航枢纽作为集散中心地、配合中心地服务范围内的道路交通网络的水陆耦合集散交通系统。以金沙江下游准备建设的四个梯级水库所在区域为对象进行了模型应用,在区域经济增长率保持在7%的假设下,得到2015—2050年这一地区的航运交通影响范围和货运量、货运经济效益区间,发现在这一地区梯级水库的在区域交通经济中能起到很大作用,且这种影响随着梯级的完建增强。集散交通系统货运量及扩散面积与梯级水库日调度之间存在关系,水库调度对整个系统有脉冲式作用,累计影响货运扩散。将扩散面积随日调度逐渐变化的过程作为系统的微观特征,以一个符合运行标准的调度方案作为金沙江下游水陆耦合集散交通系统分别在建成两库和四库完建时的日尺度变化情景,基于集散交通系统微观尺度特征的脉冲微分系统如可获得渐近稳定解,此时的控制策略（即调度方案）是系统的最优脉冲收获策略,也即最有利于集散交通系统物资扩散的相对交通最优调度方案。所采用的调度方案不能使系统获得渐进稳定解,因此该方案还不是交通最优调度方案。     

内蒙古十大孔兑对黄河干流水沙及冲淤的影响

分析了内蒙古十大孔兑来沙对黄河干流水沙条件变化及对干流河道冲淤的影响。结果表明:十大孔兑来沙使得三湖河口—头道拐河段1953—1968年、1969—1986年、1987—2010年3个时段的年平均含沙量分别增大13.6%、26.8%、55.6%,年平均来沙系数分别增大13.9%、29.0%、57.6%;1953—1986年三湖河口来沙和十大孔兑来沙造成三湖河口—头道拐河段的年均淤积量分别为0.157亿t和0.088亿t,相应淤积比分别为11.1%和36.7%,1987—2010年年均淤积量分别为0.190亿t和0.139亿t,相应淤积比分别为36.9%和50.2%。总的来讲,十大孔兑来沙使得三湖河口—头道拐河段的水沙条件进一步恶化,十大孔兑来沙的淤积比大于三湖河口来沙的淤积比,而且随上游来水量的不断减少,十大孔兑来沙的影响越来越显著。