钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷深度的数值模拟

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

黄河三湖河口-昭君坟河段水沙特性及冲淤变化分析

以黄河上游三湖河口-昭君坟河段为典型,分析发现该河段50多年来水沙特性发生很大变化,具有明显的时间阶段性,这种变化引起河床冲淤相应发生时段性的变化。影响该河段冲淤变化的因素中,天然来水情况和水库的调蓄方式决定河道来水量及水量的年内分配,孔兑的入汇决定了区间的来沙量和粒径组成。汛期水量的减小、中小水作用时间的增长使内蒙三湖河口-昭君坟河段逐年淤积萎缩,当干流小水遇到孔兑高含沙洪水时,水沙关系的不协调加重了河道的淤积,使造床流量变小,主槽严重萎缩。     

三峡水库不同调蓄方式对枝城至杨家垴河段冲淤变化的影响

三峡水库蓄水后,长江中游枝城-杨家垴河段发生了自上而下的剧烈冲刷。但是三峡水库不同调蓄方式对该河段冲淤变化的影响尚不清楚,而且现有的研究手段都具有一定的局限性。采用二维水沙数学模型,系统而全面地研究了三峡水库不同调蓄方式对于长江中游枝城-杨家垴河段河床冲淤变化的影响。研究发现,在现有的调蓄方式下,河床变形以全局冲刷为主,并且预计10年末河道地形接近冲刷极限地形,河道将基本保持稳定状态;在不同中小洪水调度方式下,河道处于整体冲刷的趋势定性上一致,仅在定量略有差异。     

Y形交汇口冲淤特性的数值分析

以Y形交汇口水沙运动为研究对象,利用平面二维水沙运动数学模型,对河床冲淤进行了模拟。通过水位、流速、流场、河底高程模拟值与物理试验值的比较,表明所建立的二维水沙模型能够较好的模拟Y形交汇口的水沙运动,分析得出河床冲淤特性随汇流比、交汇角和河床高差的变化规律。研究结果可以完善交汇河道冲淤理论,也可以用于指导河道整治、河网和河道设计等领域的实际工作。     

截污箱涵系统水力冲淤可行性试验研究

分析截流式合流制、完全分流制排水体制的适应性和优缺点，为论证广州某城市截污箱涵系统设置水力冲淤设施的必要性和可行性，开展截污箱涵沿线淤积物厚度测量、样本取样、泥沙组分和淤积成因分析。建立截污箱涵水力冲淤物理模型，合理模拟水力冲洗设施边界条件和淤积物，测量截污箱涵不同泄流条件下的水动力参数，论证利用水力冲洗设施调蓄旱季、初小雨污水，实施“突然开闸、接力冲淤”辅助清淤措施的适用性和可行性。截污箱涵蓄水闸高度仅1.0 m，水力坡降0.10%，冲淤蓄水量有限，箱涵沿线清水动床物理模型试验成果表明：截污箱涵内部蓄水冲淤水沙动力条件不足，水力冲淤效果相对较差，建议取消该箱涵系统中尚未安装的水力冲洗设施，推荐采用“人工+机械”清淤方案。应根据截污箱涵工程特点，制定具有适应性、经济性的防淤、减淤和清淤对策，研究提出的为防淤和清淤策略可为类似截污箱涵工程提供技术参考。     

一维非饱和不平衡输沙异重流数学模型研究与应用

提出采用一维非饱和不平衡输沙异重流数学模型于水库泥沙淤积计算,模型考虑每一断面不一定刚好等于其水流挟沙力、不一定处于饱和状态,以及冲淤过程中悬移质粒配河床粒配的变化。用此数学模型对黄河潼关到三门峡水库泥沙冲淤进行了计算,通过分析可知该模型是可靠的。     

曹娥江上游支流水环境容量的研究

本文针对我国东部地区典型河流-曹娥江的污染现状，选其上游支流长昭水库至南津桥河段进行了水环境容量研究，根据该河段的水流特性和水文、污染源的调查资料及水质实测资料，应用数学模型，分段研究了该河段各月的水环境容量。结果表明：该河段局部水质污染严重，水环境容量所剩无几。本项目的研究为实施污染物总量控制提供基础资料，为曹娥江流域水污染控制的管理和决策提供了科学依据。     

泵站前池水沙流的数值模拟

针对泵站前池内的水沙流动,基于格子Boltzmann方法和大涡模拟思想,建立了二维浅水LBM-BGK模型和泥沙数学模型的联合计算模式,进行了水沙流的数值模拟研究.介观LBM-BGK模型采用了LES的亚格子尺度应力SGS模式模拟二维浅水方程,宏观二维平面泥沙数学模型包括悬沙输运方程、河床变形方程、水流的挟沙力公式等.水流与悬沙之间的求解方法采用非耦合解模式,即先求解出水流运动控制方程,再求解泥沙输运方程,推求前池底部的冲淤变化.最后,成功地模拟了泵站前池水沙流的流速分布、水深变化和旋涡的位置和尺寸,以及泥沙的冲淤变化,流速计算结果与试验结果比较吻合.计算结果表明：此联合计算模式在一定程度上客观地、较好地重演了前池内水流的基本流态以及泥沙的冲淤变化.     

内陆可引水柜纽泥沙冲淤规律研究

针对黑河草滩庄引水枢纽上游泥沙淤积状况，对枢纽泥沙冲淤规律进行了探讨，得到该枢纽泥沙冲淤变化分为主河槽摆动、江心洲形成和江心洲消亡 三个阶段的主要结论。     

水电站水库泥沙淤积的二维数学模型

通过二维数学模型模拟水电站水库泥沙淤积情况,模拟河段起于大坝上游约600 m,止于大坝下游约400 m.计算断面在1∶2 000地形图上剖分20个库区大断面,断面平均间距500 m,并通过模型试验论证数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行性.结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积形态,水库运行历时1 a,三角洲洲头不断地向下游前进,最终到达坝前,坝前泥沙淤积高程达1 347 m,而水库泥沙淤积则向库尾高边滩发展,“翘尾巴”现象明显.水库运行1 a后,排沙比均稳定在90%以上,水库冲淤达到平衡后,采用“蓄清排浑”的运行调度方式冲沙,在泄洪冲沙底孔前形成冲刷漏斗,漏斗为三维形态,漏斗顺水流方向坡降约为1∶5.0~1∶7.0,侧向边坡约为1∶3.5~1∶4.5.取水口基本在冲刷漏斗范围内,能保持取水“门前清”.泥沙淤积的数学模型与模型试验成果基本吻合,数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行的.     

引江济汉工程中引水渠道内泥沙淤

根据引江济汉工程渠道引水防沙的设计要求，在收集基本水文泥沙和工程基础资料的基础上，运用一维恒定流非均匀沙数学模型，研究了不设沉沙池和设沉沙池后引水渠道内泥沙淤积情况，模型计算结果可以为引江济汉工程中渠道引水防沙设计提供依据。     

水沙因子对小浪底水库异重流排沙影响分析

2004-2010年黄河干流汛前水库群联合调度、人工异重流塑造进行了7次,小浪底水库各年份异重流排沙比相差很大,排沙效果并不理想。通过深入分析,得出小浪底水库入库水沙、悬沙细颗粒含量、河堤站水沙变化以及三门峡水库调度与潼关来水组成等因素对水库异重流排沙的影响。结果表明:①入库水沙对小浪底水库异重流塑造起着关键作用;②在异重流塑造期间,入库沙量中细颗粒泥沙含量越高,异重流排沙比就会越大。随着异重流排沙比的增加,分组沙的排沙比也在增大,细颗粒泥沙增加幅度最大;③三门峡水库在下泄大流量清水的过程中,河堤以上河段是冲刷的;在敞泄排沙的过程中,河堤以上河段有冲有淤,在实际操作时可适当控制三门峡出库高含沙水流,来减少河堤以上河段的淤积,提高小浪底水库异重流排沙效果。     

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。     

窟野河流域沙棘减沙工程监测技术体系

即将开始实施的窟野河流域沙棘生态减沙工程,在窟野河流域支毛沟内种植沙棘,采取植物措施,在产沙源头拦截泥沙,治理水土流失,以达到减少入黄泥沙的目的。本文针对该项目即将开展的监测工作,重点阐述分析在技术层面上,监测技术路线的可行性,主要探讨监测内容、监测分区和实现高监测技术水平的监测技术路线可行性。     

人类活动影响下长江上游水沙条件变化趋势

长江是中国最重要内陆水运通道之一。近年来,人类活动(梯级水库建设和人工采砂)严重影响了长江上游河道河床演变规律。通过分析长江上游2005至2017年的水沙实测资料,对比长江上游梯级水库联合运行前后(2012年前后)发现,梯级水库群下游年内水文过程与泥沙输运量受水库群运行的影响较大。梯级水库拦沙作用使长江上游河段年均推移质和悬移质较水库群建成前分别减少了87%和98.5%,水库群下游泥沙补给大幅减小引发河床冲刷、粗化,河床表层床沙中值粒径较水库群建成前明显增大。人工大面积采砂破坏长江上游河道河床粗化表层,形成局部挖沙坑,造成河床形态异常演变。总体来看,梯级水库清水下泄与采砂监管将使水库群下游河道表层粗化层更加稳定,河床演变逐渐趋近稳定。     

流域治理技术应用进展

针对我国流经黄土地区的流域泥沙淤积严重的情况，在介绍流域治理目的的基础上，结合具体的治理实例，详细分析河口泥沙治理、水库防淤减淤、黄河流域水沙治理、河道淤积缓解等流域治理措施的应用效果，为实现泥沙的生态治理提供有益参考。     

北本水电站下引航道泥沙冲淤数值模拟

针对北本水电站下引航道泥沙淤积问题,采用平面二维泥沙数学模型进行了数值模拟,得到了下引航道特别是口门区5年淤积过程。在此基础上,讨论了航道冲沙闸冲沙流量和冲沙时机,提出了改善航道冲沙闸冲沙效果的措施。建议冲沙时机选择在流量较小的时候, 为减少电能损失,下引航道拉沙可以选择在深夜负荷处在低谷的时候进行。     

平面二维数模研究闸下淤积的缺陷

以姚江大闸和武障河闸为例，对河口水域建闸后的闸下淤积的机理进行了研究。通过应用二维悬沙模型的模拟计算，分析了数学模型在模拟近闸段的淤积时存在的缺陷，对产生问题的原因进行了初步探讨。由于闸下淤积问题存在明显的时空性和区域性特征，应积极研究解决措施。     

引黄滴灌斜管式重力沉沙池流场特性数值模拟

针对引黄灌区一种新型重力式沉沙池开展研究,这种沉沙池通过在沉沙池中布置斜管缩短泥沙沉降距离,进而提高沉沙池沉沙效率.基于数值模拟技术,利用Star-ccm+软件中的Realizable k-ε模型模拟了河套灌区斜管式重力沉沙池的水流运动过程.数值模拟计算结果与实测数据吻合良好,表明数值模拟计算的结果可以较好地反映斜管式重力沉沙池流场特性.模拟结果表明沉沙池斜管区域流态比较稳定,有利于泥沙稳定沉降;沉沙池首部与斜管区前部底端与后部顶端存在的旋涡区不利于泥沙的稳定沉降;池尾溢流堰的吸水作用影响了斜管区域的流态稳定,降低了泥沙沉降效率.研究表明,该型沉沙池下一步需要对调流板孔洞布置形式、斜管布置高度、溢流堰位置进行优化.