高含沙水流运动特性综述

本文综述了高含沙水流的阻力特征，流速分布，紊动强度分布，能量分布等流动过程中所具有的特性，并和清水、低含沙水流作了对比分析，系统论述高，低含沙水流所共同具有的规律。     

过渡区光滑明渠高含沙水流阻力的试验研究

本文通过水槽试验,研究了高含沙水流过渡区的减阻问题,获得了输送黄河花园口的高含沙水流的最佳浓度约为400kg/m~3的结论.     

水流强度对高含沙水流流变参数影响的试验研究

通过求解切应力方程，导出了高含沙水流紊流区流变参数的求解公式；根据常水管道的试验资料，分析了紊流区流变参数随水流强度变化的规律，并在一定范围试验资料基础上，建立了流变参数与有效雷诺数间的经验关系式。     

洛惠渠高含沙水流的特性分析

利用洛惠渠近二下年的实测资料，从泥沙颗粒沉速、流变特性等基本概念着手分析洛惠渠高含沙水流的特性。指出水流中含沙量的增大和细颗粒含量的增加，一方面使流体粘度增加；另一方面使流体容重增大，从而导致颗粒的沉速大幅度降低，甚至形成坏分选泥浆。文章为进一步研究黄河等多沙河流的高含沙水流输沙提供了科学依据。     

黄河高含沙水流的特性和利用

高含沙水流应有足够的细沙（ｄ＜０．０１ｍｍ）含量与水组成基本悬浮液，在窄深河槽条件下，可挟带较粗颗粒泥沙长距离输送；水库中高含沙异重流还可以将大于０．０３ｍｍ以上的粗泥沙排出库外．排沙比可达１００％。在游荡型宽浅河道上，高含沙水流严重淤积，一场高含沙洪水淤积量可占全年淤积量的３０％～５０％。     

高含沙水流对西北地区中小水库库容的影响

针对我国西北地区高含沙水流的形成原因以及库内水沙运动的特点,提出了减少中小水库淤积的基本措施:①加强流域综合治理;②底洞排沙;③利用异重流排沙.     

高含沙水流紊动能量转化与耗散规律

基于两相挟沙水流紊动能量平衡方程,推导得出了紊动能转化率kt,表达式以及泥沙悬浮效率系数es表达式。通过应用室内水槽平衡输沙试验实测数据,分析了紊动能转化率kt与有效雷诺数Rem之间关系,并探讨了紊动能转化率kt、泥沙悬浮效率系数es和泥沙悬浮功Es等表述能量的三大特征值随含沙浓度的变化规律,得出了在高含沙水流(Sv≥0.15)情况下kt、es和Es三者均随着含沙量的增加而呈现减小的变化规律,表明泥沙含量的增加不会给水流增加额外的能量负担,高含沙水流这种特有的紊动能量转化与耗散规律,为黄河具有“多来多排”的输沙特性找到一定的理论依据。     

掺气挟沙对高速水流边界剪切力特性影响的分析

在高速水流循环系统中，用自行研制的剪切力传感器分别量测了清水、掺气水流及挟沙水流壁面上的剪切力；实验表明，含沙掺气高速水流壁面剪切力的脉动值的概率密度函数分布基本符合正态分布规律；文中根据实测资料，分析了剪切力的时均值和脉动值与水流速度的关系；讨论了掺气及含沙量对壁面边界剪切力的影响；在同一流速下，剪切力的时均值及脉动值随着含沙量的增加而略有增加，随着掺气浓度的增加而降低。     

水沙变化对渭河下游河道淤积和纵剖面的影响

将渭河下游按照纵比降变化情况分为上、中、下三段，分别是陡坡段、过渡段和缓坡段，认为沿程冲淤会影响整个河段，溯源冲淤主要影响中、下段；1990年以来渭河下游的持续堆积主要是由来水来沙变化引起的，持续淤积使潼关高程持续抬高，从而也加重了渭河下游中、下段的淤积；并与黄河下游纵剖面的变化进行了对比。     

黄河高含沙水流的高效输沙特性形成机理(黄河下游河道存在巨大的输沙潜力)

利用黄河主要干支流渭河、北洛河、黄河下游及三门峡水库大量实测资料,结合高含沙水流流变特性分析得出:河道中的高含沙水流的阻力与低含沙水流相同,均可用曼宁公式进行阻力计算;由于黄河泥沙组成较细,d50=0.03~0.10mm,随着含沙量的增加颗粒的沉速大幅度降低,泥沙在垂线上分布变得更加均匀,当含沙量大于200kg/m3以后发生改变;从泥沙存在对水流结构,流速在垂线上的分布特性上分析,含沙量200kg/m3左右时输送最困难,并得到河道实测资料的证实。由于粘性的增大,粗颗粒泥沙在河道中也能顺利输送,洪水期实测含沙量可达800~900kg/m3,表现出高含沙水流的高效输沙特性;黄河下游艾山以下河段实测洪水的最大含沙量为200kg/m3,在流量2 000~3 000m3/s时,高含沙洪水均可顺利输送。利用河道输送高含沙水流入海的主要障碍是改造宽浅游荡河段为窄深稳定的河槽。     

随机波浪作用下底部层流边界层剪应力谱的研究

本文在随机波浪底部剪应力的研究中引入了波浪谱的概念。根据浅水波的特点，将波浪谱作为输入谱，通过传递函数确定作为输出谱的随机波浪作用下的底部剪应力谱。本研究中研制了一套底部剪应力测量仪。对于层流边界层得到了底部剪应力谱的理论解，并得到了实验的检验。     

明渠断面水流流速与边界剪切应力横向分布模型

天然河流的横断面多为由主槽和漫滩组成的复式断面,水流在这种断面中比在单一断面中受到更多因素影响,流态也更加复杂。通过将明渠横断面上微元体在水流方向的N-S控制方程沿水深积分,得出描述垂线平均流速和边界剪切应力横向分布的模型,并通过对实验数据的验证,确定了模型的实用性。     

论河渠边界和水流阻力的计算

本文分析了水力半径分割法的合理性及存在问题，提出了符合实质的分割原则，导出边界切应力分布公式和三维流速的分布及阻力公式，分析表明：影响边界阻力等因素有断面形状参数，糙率分布及水流运动强度，研究中包含了这些影响因素，所得公式适应性强，并经试验资料验证。     

黄河下游高含沙洪水演进及河床冲淤过程的数值模拟

高含沙洪水通过黄河下游河道时往往发生严重淤积,因此,数值模拟研究高含沙洪水的演进过程,对理论研究及实际工程需求均具有重要意义.以往的泥沙数学模型通常不考虑高含沙量对水流控制方程的影响.而这将会影响高含沙洪水演进过程的模拟.本文建立了黄河下游高含沙洪水演进过程的一维非恒定非均匀沙数学模型,该模型不仅在水流控制方程组中采用浑水的连续方程与动量方程,而且通过引入滩槽划分及"二级悬河"处理等技术考虑黄河下游复杂地形下的水沙演进.以1977年的典型高含沙洪水过程为例,分析高含沙量对洪水演进的影响,并率定出模型中的恢复饱和系数、不饱和系数等关键参数.将率定后的模型参数应用于1992年下游实测洪水的模拟,验证模型的适用性.计算结果表明:考虑高含沙的影响后,洪峰流量、水量、传播时间的模拟误差减小,说明在数值模拟高含沙洪水的演进中有必要采用浑水控制方程.     

高浓度泥浆输送管道阻力及输送能力研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备，采用现场观测方法对泥浆管道输送能力进行了试验研究。根据实测管道压力、流量、含沙量等资料进行高含沙水流阻力分析，取得了受雷诺数、含沙量影响的管道泥浆阻力系数变化规律，给出了阻力系数与综合泥浆因子间相关关系。在此基础上进一步分析了影响管道输送能力的主要因素，研究了管道泥浆流量与保持泥沙不沉积的有效输送距离间的制约关系。根据实际工程中管径、泥沙含量与颗粒组成对流量的影响，提出了能全面反映管道阻力特性的综合排距(有效输送距离)概念，建立了泥浆管道特征流量与综合排距的关系式，可供泥浆管道设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

复杂边界水流数学模型的斜对角笛卡尔方法

在水流数值模拟中，对不规则边界的处理一直是人们关心的问题。本文所介绍的斜对角笛卡尔方法是在直角坐标系下发展的一套处理复杂边界的新方法，它具有拟合精度高、处理简单、计算高效等特点，较之传统采用的锯齿法及贴体坐标法有其独特的优点。该方法被应用到福建泉州湾潮流实际计算之中，取得了满意的结果。