高度对色斑法测量雨滴粒径影响的试验研究

以前的色斑法雨滴率定只考虑色斑直径与雨滴真实粒径的关系，忽略了高度对率定的影响。在大量试验的基础上，通过回归分析，得到了以色斑直径和高度为变量的率定公式。研究表明，水滴下落高度小于5m时需考虑高度的影响；高度大于5m时，高度的影响可以忽略。通过相关性分析，公式的拟合性较好，对以后的色宽法测量雨滴粒径有指导意义。     

簸箕李引黄灌区水沙运行规律分析

通过对簸箕李引黄灌区水沙运行的观测，引水沉沙的季节变化，水流含沙量在渠道中的运行情况及泥沙淤积的沿程分布方面进行了分析探讨，得出了水沙运行的基本规律。灌区引水、引沙量、条渠泥沙淤积量随季节的不同变化较大；条渠拦沙作用是随着清淤年初期到清淤年末期逐渐减弱的，其进口与出口含沙量存在一定的函数关系；条渠内泥沙淤积主要表现为溯源淤积。     

电容式水流泥沙含量传感器温度补偿技术的研究

采用自行研制的电容传感器测量了水流中泥沙含量与传感器输出电压，研究了测量水流泥沙含量的温度补偿技术。结果表明，水流泥沙含量与传感器的输出电压呈线性关系，传感器的输出随温度的升高而逐渐增大；通过对温度的监测并由软件实现补偿的方法，可大大提高测量的精度；该方法能得到工作温度范围非标定条件下任一温度状态的输入－输出特性，可显著提高其温度稳定性。     

引水渠道口门泥沙淤积计算

引水渠是一种常见的河道分流形式，由于主河道与引水渠之间往往有一定的夹角，水流从分汊前主河道流入引水渠时必然在一定的范围内发生一定程度的弯曲，其结果是有利于较多较粗的泥沙分入引水渠，导致渠道口门产生较为严重的淤积现象，而渠道口门淤积问题是决定引水工程是否成败的主要因素之一，通过一维非恒定流水沙沙数学模型，研究了不同水沙条件下引江济汉工程引水渠道口门泥沙淤积厚度变化规律，并分析了糙率对口门淤积厚度的影响情况，模型的计算结果与水流运动规律相吻合，可以为渠道引水防沙设计提供技术支持。     

泵站取水建筑物的主要水力学问题

泵站取水建筑物的布置受很多因素影响，所遭遇的水力学问题主要表现为取用水量的保证程度、泥沙淤积和水流流态等，这些问题对泵站的安全运行有很大的影响。通过MT抽水站和QL泵站的工程实例，说明了取水建筑物水力学问题的复杂性和敏感性。     

华北土石山区模拟降雨下土壤溅蚀研究

采取野外模拟降雨试验,研究了降雨强度、降雨动能以及降雨历时对溅蚀量的影响规律,分析了溅蚀土粒的距离、方位的分布特征,以及溅蚀土粒的粒径组成规律。研究结果表明:雨滴击溅过程中,在不同强度的降雨作用下,下坡方向产生的溅蚀量最大,上坡方向产生的溅蚀量最小。溅蚀总搬运量与溅蚀净搬运量均与降雨强度呈正相关。溅蚀量与降雨强度呈指数函数关系,与降雨动能呈现线性函数关系。溅蚀率与降雨历时呈现指数函数关系。溅蚀土粒主要分布在0~10 cm,占溅蚀总搬运量的45.40%~57.75%,在50~60 cm内的溅蚀量所占比例不高于1.75%。溅蚀量与溅蚀距离呈负指数函数关系。溅蚀土粒径小于等于2 mm,溅蚀土粒中细砂粒和粗粉粒百分比与原状土壤较为接近,粗砂粒百分比远低于原状土壤,而粘粒百分比高于原状土壤,粉粒百分比低于原状土壤。溅蚀土粒中细砂粒(0.05~0.2 mm)最易于被溅蚀,而小粒径(小于0.002 mm)和大粒径(大于0.2 mm)土壤颗粒不易被溅蚀。当降雨强度足够大时,对于同种特征的土壤,溅蚀土粒存在稳定的粒径组成。当降雨强度保持不变时,溅蚀平均粒径随溅蚀距离的增加而变小。溅蚀距离在0~30 cm,溅蚀平均粒径的变化率较大;随溅蚀距离的不断增加,溅蚀平均粒径的变化率较小。     

山体崩塌后对流域输沙量的影响

山体发生崩塌等山地灾害,改变了流域运动形态。定性分析其危害远远大于常规的水土流失。但定量分析,究竟危害到什么程度,目前还没有相关的详细研究报道。2008年日本学者Laurentia DHANIO等人根据2004年3月26日发生在印尼的山地灾害相关资料,定量研究了因山体发生崩塌、滑坡,对流域输沙量的影响。其结论是:山地灾害的发生,不仅造成河流的泥沙大量沉积,且崩塌前径流深为降水量的60%,而崩塌后下降到45%。浑浊度比崩塌前提高了400倍。此项研究揭示了流域内一旦发生滑坡,必然产生大量的水土流失,增加了流域治理难度。但也提示我们应利用这种改变规律,决策流域治理手段。此项研究成果对我国研究山体崩塌、滑坡或泥石流等山地灾害的防治,具有一定的借鉴作用。     

基于最小二乘法的落叶松木粉粒径数学建模与分析

【目的】建立落叶松木粉粒径与长宽比的数学模型，通过分析数学模型和其二阶导数，揭示木粉长宽比随粒径减小的变化趋势及变化的根本原因，获得最大长宽比对应的粒径，为建立长宽比与力学性能之间的定量关系提供参考。【方法】利用光学显微镜拍摄获得木粉的显微图像，测算获得目标木粉成熟管胞的平均长度、平均宽度以及木粉粒径的大小。通过数字图像处理技术提取单木粉颗粒的矩形度、长宽比：将原始木粉显微图像由 RGB颜色空间转到Lab颜色空间，提取其b分量；对b分量图像用3×3模板进行中值滤波；用K-means算法将去噪后图像聚类为2类，得木粉的二值图像；对二值图像用5×5的结构元素进行先开启后闭合的数学形态学运算；用八连通区域法标记图像中的单木粉颗粒；对标记后图像用目标区域像素点个数统计法计算获得单木粉颗粒的几何面积，用主轴法获得单木粉颗粒的最小外接矩形的长、宽、面积；计算获得单木粉颗粒的长宽比、矩形度数据。采用最小二乘法对木粉粒径与长宽比进行数据拟合，通过分析评判多项式、高斯和傅里叶3种拟合函数后选用高斯方程表达得木粉粒径与木粉长宽比的数学模型，再根据其拟合曲线方程计算得其二阶导数，结合模型的二阶导数和测算得的木粉管胞数据对高斯模型进行分析与讨论。【结果】矩形度不随木粉粒径的减小而变化，均值在0.6～0.8之间。长宽比随粒径减小出现先增大后减小的趋势：木粉粒径在1100～576μm 时，长宽比数值从接近于1开始逐渐增大；木粉粒径为576μm时(与本文目标木粉成熟管胞的平均长度563.82μm接近)，长宽比达到最大数值4.6；木粉粒径在576～30μm时，长宽比逐渐减小；而粒径小于50μm 时(与目标木粉成熟管胞的平均宽度46.498μm接近)，长宽比数值再次趋近于1。【结论】长宽比的变化与管胞破裂密切相关：木粉粒径大于管胞长度时，木粉主要通过纵向断裂使粒径减小；粒径与管胞长度接近时，长宽比较大；粒径小于等于管胞宽度范围内，木粉主要是横向断裂，而长宽比基本不再发生变化且趋近于1。长宽比和冲击强度随粒径减小的变化趋势是一致的，长宽比是影响材料力学性能本质因素之一。