非均匀悬移质输沙率

结合Jasmund-Nikurads对数流速分布和作者提出的非均匀悬移质含沙量垂线分布规律,建立了非均匀悬移质输沙率公式。公式为显式函数形式,结构简单,适用于非均匀沙任意粒级,对D_i=D_m且σ_D=1的均匀沙情形具有自适应性。考虑近底层床面至z=a处的输沙率,理论上精度有所提高。与以往积分形式的输沙率计算公式相比具有优越性。根据长江口2005至2012年实测水沙资料与计算结果的比较,两者符合良好。     

基于MATLAB的非均匀悬移质不平衡输沙计算

针对一维非均匀悬移质不平衡输沙数学模型中的明显淤积过程,应用MATLAB语言编制了计算程序,并采用泾惠渠实测水沙资料进行了算例演示。结果表明:程序计算值与实测值符合较好,模型能够满足实际工程要求。     

非恒定悬移质不平衡输沙的研究

本文根据沙量、水量守恒原理，导出了非恒定流条件下悬移质不平衡输沙的对流－源汇方程。并采用特征线法和分离变量法获得了断面平均含沙量时空分布的解析解表达式。该解反映了含沙量的动态演进过程，为建立非恒定流泥沙数学模型奠定了基础。     

泥沙数学模型近底边界条件Ⅱ：非平衡输沙

由基于湍流猝发的可自由冲刷床面泥沙上扬通量函数，直接构造床面可自由冲刷时近底含沙量Ｎｅｕｍａｎ边界条件，考虑刚性床面上泥沙不一定能得到充分补给之事实，给出相应的近底边界条件提法。     

非均匀沙不平衡输沙的理论研究

文中首先给出了由我们建立的床面泥沙交换理论导出的非均匀沙扩散方程的边界条件。建立了恢复饱和系数的表达式,包括了强平衡输沙和不平衡输沙两种情况。同时给出了泥沙在床面静止、滚动、跳跃与悬浮的概率方程和数值结果。引进了挟带分组泥沙的水量百分数,它是研究非均匀沙的重要概念和工具。进而论述不平衡输沙时总挟沙能力、挟沙能力级配及有效床沙级配的方程。证实了床沙质、冲泻质与全沙具有统一的挟沙能力。最后从理论上证明了在河道中粗细泥沙发生交换的现象。     

非均匀悬移质输沙过程概化模型

对非均匀悬移质输沙过程进行了系统描述,建立了非均匀悬移质输沙的概化模型.讨论了概化模型的两种理想过程的解,基于实测数据对解式进行了验证,结果表明概化模型是合理的.指出了一类挟沙能力计算公式存在的问题,总结了非均匀沙实际输沙过程的一般规律.要揭示非均匀悬移质输沙机理,不仅要准确计算均匀沙平衡输沙的挟沙能力,而且应探求浑水中不同粒径泥沙自身的运动特性和颗粒间的相互影响.     

非均匀沙的运动机理及输沙率计算方法的研究

本文较为系统地研究了非均匀沙运动机理及输沙率的计算方法，在建立泥沙运动交换模式的基础上，指出现有非均匀泥沙动动流速公式存在的不足并对此作了修正，然后分别讨论了推移质分组输沙率、悬移南分组兵沙力和全沙输沙率的计算方法，得到的有关公式均用实测资料作了验证计算，结果表明它们是合理、可靠的，可在理论研究和生产实践中参考应用。     

非均匀悬移质恢复饱和系数的探讨

作者利用概率论的方法，分析了分组沙的恢复饱和 系数与混合沙的平均恢复饱和系数之间的关系，得出了分组沙的恢复饱和系数与混合沙的平 均沉速成正比，与该粒径组泥沙的沉速成反比的初步结论。文中给出了一个计算分组沙恢复 饱和系数的半理论半经验关系式，并与现有研究成果进行了对比。     

非均匀沙的推移质输沙率

本文对非均匀程度较大的推移质输移规律进行了研究.认为在分析输沙率与水流推移力之间的关系时,只有作用在运动沙粒上的有效推力才是有意义的,而作用在不动边界上的推力,不能推移泥沙运动;而且,沙粒所受水流推力的大小取决于沙粒投影面积的大小,而与本身的重量无关,从而求得了有效推移力的关系式.在此基础上,考虑了床面泥沙起动的随机性以及非均匀泥沙的起动规律,推得了非均匀泥沙的推移质输沙率公式.该式与其他学者的研究成果吻合尚好,并能够用于计算均匀沙的推移质输沙率.     

汊道悬移质分沙模型

本文在考虑了分汊河道分流时横向环流作用的基础上，求出了汊道悬移质分组泥沙分沙比与分流比、分汊口附近地形的关系，以及全沙含沙量和级配等，应用该模型对荆江分流道以及长江上的一些分汊河道作了定性分析和验证计算，并与用其它模型计算的结果作了对比分析，本模型计算结果符合更好。     

近40年来长江上游干支流悬移质泥沙粒度的变化及其与人类活动的关系

以实测资料为基础,研究了长江上游干支流5个代表站即金沙江屏山站、岷江高场站、乌江武隆站、嘉陵江武胜站和长江宜昌站的悬移质泥沙粒度随时间的变化。研究发现,近40年来长江上游不同的水沙来源区和干流控制站的悬沙粒径均呈现出明显的减小趋势。长江上游干支流悬沙粒径的细化趋势,与水库的修建有密切的关系。长江上游的水库均以蓄水发电和灌溉为目标,水库拦截了来自库上游流域的泥沙,其中粗颗粒部分淤积在库内,使得经水库下泄的泥沙显著变细。长江上游干支流绝大多数河流为沙卵石河床或基岩河床,已建水库下游河道均为沙卵石河床,通过水库下游的冲刷得到的细泥沙补给是很有限的。由于床沙中含细颗粒泥沙少,水库下泄的清水无法通过冲刷河床来得到大量泥沙的补给,故经过长距离的水流-河床相互作用后,因水库拦沙而显著变细的悬沙粒径不会因河床冲刷而明显增大。长江上游流域内大规模的水土流失治理收到了明显成效,使重点产沙区的产沙量减小。各种水土保持措施的实施,拦截了较粗的泥沙,也会使进入河道的泥沙粒度变细。运用多元回归分析方法,研究了不同水沙来源区悬沙粒度的变化和两个重点产沙区产沙量的变化,对宜昌站悬沙粒度变化的影响。运用所建立的多元回归方程式,可以根据上游各站悬沙粒径特征和两个重     

支流河口水沙运动的二维数学模型研究——以长江上游的嘉陵江河口为例

本文建立了一个支流河口水沙运动的二维数学模型．采用贴体正交曲线坐标克服了干支流汇合处河道边界形状复杂的困难，给出了正交曲线坐标系下二维全沙模型的基本方程及数值计算方法．以长江上游的嘉陵江河口为例，分析了支流河口河段水沙特性及浅滩成因，模拟了汇合口河段流场及泥沙冲淤分布，计算值与实例值吻合良好．为支流河口浅滩演变及整治研究提供了一种新的模拟方法．     

非均匀沙推移质输沙率及其级配计算

本文根据水流功率理论,导出了非均匀沙推移质输沙率公式,并考虑了床沙运动的随机性及床面粗化对输沙率的影响;提出了推移质级配计算的公式。由非均匀推移质输沙率及其级配计算公式的计算值与作者、Samaga、Gilbert试验值及长江新厂(二)站、美国东汊河实测值吻合较好,并且能够用于均匀沙的推移质输沙率计算,具有广泛的通用性。     

一、二维耦合数学模型在水利枢纽通航水流条件研究中的应用

针对目前数值模拟中水利枢纽控制结构物的调度运行与其上下游平面流场难以同时兼顾的研究现状,采用一、二维耦合数学模型成功模拟了大治河西水利枢纽3种调度运行工况下的平面流场,分析了通航水流条件,为大治河新建二线船闸平面布置的合理性分析提供依据,也为相关研究提供参考。     

附着性藻类生长-迁移模型及其在南水北调中线工程中的应用

附着性藻类广泛存在于自然水体中,有很强的生命力且能通过释放孢子/配子等多种方式进行繁殖与迁移。传统附着藻类生长模型往往仅考虑了藻类生长过程及水动力影响,但藻类的繁殖迁移过程也是附着藻类生活史的重要部分。通过在传统附着藻类生长模型中引入繁殖迁移过程,构建了适用于附着性藻类的生长-迁移模型,并通过相关实验结果进行了率定验证。针对南水北调中线工程中藻类增殖问题的定性研究表明：当干渠内水流流速小于0.4 m/s时,附着藻类容易大量增殖,故附着性藻类容易聚集在水渠弯道处及两侧边壁。通过增大总干渠输水流量可提高渠内水流平均流速,从而控制渠内附着藻类平均生长密度,当干渠流量为350 m³/s时,干渠中附着藻类平均密度仅为流量为180 m³/s时的20%。模拟结果符合南水北调中线工程中附着藻类的实际分布规律,研究成果可为南水北调中线工程中附着性藻类增殖问题的进一步治理提供参考。