小浪底水库运用初期支流淤积形态分析

通过小浪底水库实测干支流河道的断面资料,分析了水库运用初期支流的淤积形态,以及与干流的淤积关系.分析表明,支流淤积完全受干流淤积形态的影响,汛期干流来沙形成异重流倒灌,非汛期干流冲刷淤积体,形成浑水到达坝前并使沿程支流淤积.支流口建库前与建库后相比河道最低点淤积抬升值与距坝距离成反比,与支流口建库前最低点高程成反比.各支流淤积在横断面上平行抬升,在纵断面上成锥体淤积.     

丹江口水库水沙淤积特性分析

丹江口水库是由汉江库区和丹江库区组成的并联水库.根据多年平均入库水沙资料,分析了水库的水沙特性和淤积变化.结果表明,丹江口水库入库水沙地区分布极不均匀,汉江库区来水量和来沙量占绝大多数.入库水沙年内分布也极不均匀,来水来沙量均集中于汛期.水库十流库区淤积量占全库的85%左右,支流库区淤积量在15%左右.在于流库区中,汉江库区淤积量占全库的70%左右,淤积主要发生在汉江库区.汉江库区泥沙颗粒组成常年回水区以泥土为主,占81.9%～100%;变动回水区以泥沙为主,占46.8%～98%.汉江干流库区纵向淤积特点是常年回水区淤积多,变动回水区少;从库容变化上来看,中间库段库容损失大;两头库段库容损失小.横断面淤积特点主要分布在两岸边滩.最后,对丹江口水库泥沙淤积变化进行了预测分析.     

基于不完全自相似原理和量纲分析的渭河高精度挟沙力计算

水流挟沙力是河流动力学的核心问题之一。受制于含沙水流运动的复杂性,以往的研究倾向采用实测资料率定部分系数,同时对水力泥沙特征的考虑不够全面,因此计算模型的精度和普适性有待进一步提升。为进一步寻求在渭河水沙特性下有效的挟沙力计算式,该研究收集了下游3个水文站2006—2023年746组准平衡状态的观测资料,采用量纲分析构建了以无量纲参量为基础的挟沙力基本表达式,阐明了二者间的不完全自相似关系,确定多个待定常数,以此得到挟沙力计算公式,最后引入含沙量对模型进行修正。结果表明,该研究提出的最优模型相关系数r为0.98,相对误差δ为0.07,而集中系数和偏离系数则分别为1.01和0.07,具有较高的预测精度;由于不同河流特性存在差异,这一模型优于以往几个基于实测资料构建的半理论公式。研究成果扩宽了已有挟沙力计算思路,可为渭河河道管理工作提供理论支撑。     

白石水库运行初期泥沙淤积观测与分析

白石水库为辽西多泥沙河流大凌河干流的控制性水利枢纽工程,水库于2000年底建成并投入运行。白石水库的初期运行近10 a,水库泥沙淤积十分严重,防沙减淤已成为水库日常运行管理的重中之重。通过对2008年底水库监控断面的淤积测量与水库来水输沙率监测值计算的对比分析,确定水库当前的淤积总量,根据断面监测数据判断泥沙淤积形态;分析水库淤积现状,提出控制或减少水库淤积的措施,从而延长水库的有效使用寿命。     

含沙量对U型渠道水流流速横向分布律的影响

探索含沙量变化对U型渠道水流流速沿横向分布的影响,进而从理论上完善挟沙水流流速分布规律,对渠道水沙运动规律的研究有重要意义。引入指数流速分布公式,通过U型渠道水槽试验,测定水流中含沙量为1.12～500kg/m3时,指数公式中流速横向分布系数的变化规律,说明U型渠道挟沙水流流速沿横向分布遵循指数流速分布规律。在含沙量s<300kg/m3下,流速横向分布系数随着含沙量的增大呈线性缓慢增大,当含沙量s≥300kg/m3时,流速横向分布系数由缓慢增大变为急剧增大,说明水流流型已发生了变化;含沙量s≥50kg/m3时,U型渠道的中心出现了核心区,核心区随着含沙量的增大而变宽。     

浅谈灌区冬季输水渠道防冰和防冻胀措施

在我国农作物种植过程中,为了解决灌溉问题普遍兴建农田水利设施.然而在我国北方地区,冬季气温偏低会造成输水渠道存在结冰问题,进而造成渠堤稳定性差、渗漏损失多,对农业生产造成不利影响,因此需要切实做好防冰和防冻胀措施.以甘肃省金昌市为例,从灌区输水渠道冻害的类型和表现入手,讨论输水渠道防冰和防冻工作存在的问题,及灌区输水渠...     

灌渠闭闸期闸前段流场特征及泥沙淤积速率分析

为研究灌渠闭闸期闸前段流场特征及泥沙淤积速率,基于南亚某河流待建引水明渠建立水流数学模型,并借助Flow-3D软件对高水位、中水位和低水位3种特征工况下,闭闸期闸前段流场进行模拟分析。依据盲肠水流泥沙运动的研究思路,提出闭闸期闸前明渠段泥沙淤积速率的估算方法,并结合同期明渠段悬移质泥沙模型试验资料,率定得出闸前段泥沙淤积速率求解公式。结果表明,闭闸期闸前段出现围绕竖轴近似呈椭圆型的回流现象,平面流速呈交替增减、水位呈中心低周界高的水力特征;泥沙淤积速率较大,灌渠将呈现累积性淤积特征。最终得出,闭闸期闸前明渠段与港池内盲肠水流运动相类似,闸前渠段淤积严重,引水明渠的口门初步设计方案有待充分论证的结论。     

樊村水库淤积分析及清淤措施

泥沙淤积现已成为影响各水库正常运行的一个大问题。樊村水库1958年3月蓄水运行以来，至1984年已淤积9．7万m^3。为了解决水库清淤问题，常采用引水冲滩、两栖挖泥机排沙、水力挖塘机组排沙、水力吸泥排沙、挖泥船施工排沙和人工清淤等措施。通过对各种清淤措施的比较分析，认为应用水力挖塘机组排沙较为经济合理。这种方法，具有清淤排沙效率高、耗水少、耗资低、灵活性较大等优点，加之机组结构简单、机重较轻、拆装方便，适用于中小型水库清淤。     

旋流排沙渠道排沙特性试验

旋流排沙渠道是基于旋转水流的特点提出的一种水沙分离新技术,为明确不同来流条件对旋流排沙渠道排沙特性的影响,该研究通过物理模型试验探究了来流流量、来流流速、泥沙级配及下游渠道水力条件下旋流排沙渠道的排沙、余沙及淤沙特性,分析了其截沙率变化规律。结果表明,当来流条件改变时,旋流排沙渠道的排沙特性发生规律性变化,在来流流量增加或流速增加或来沙中值粒径减小情况下,旋流排沙渠道的排沙量减小,余沙量增加,其中改变来流流量对截沙率的影响最为明显,最大变幅为16.3%。不同水沙条件下0.075～0.315 mm细颗粒泥沙的排沙量及余沙量均存在较大差异,且下游渠道余沙均以该粒径区间的泥沙为主,而粒径>0.315～3.0 mm泥沙的排除效果受水沙条件改变的影响极小。排沙洞内泥沙淤沙量随来流量和泥沙中值粒径的增加而增加,而随流速的增加而减少,但各水沙条件下最大淤沙量仅为来沙量的2.6%。在渠道下游设置挡水板后,旋流排沙渠道的排沙性能得到进一步提升,提高了粒径>0.16～0.315 mm泥沙的排除效果,与不设挡水板相比截沙率增加了4.6个百分点,改善了排沙洞内的泥沙淤积问题。旋流排沙渠道具有良好的泥沙分选效果,能有效排除高含沙水流中的粗颗粒泥沙（在不同水沙条件下最小截沙率为76.9%）,从而减少了泥沙对渠道下游设施的影响,因此工程中可通过优化流量、流速、下游水力条件等提升旋流排沙渠道的排沙特性。该研究明确了不同水沙条件下旋流排沙渠道的适用性,成果可为其在工程中的设计和应用提供参考。     

北方灌区混凝土衬砌渠道断面优化及参数分析

人工明渠是中国北方灌区采用的主要输水方式。合理的渠道断面参数计算是水利计算中的重要环节。因此,合理的模型与较高精度的计算方法是求解渠道断面的关键。然而传统灌区混凝土衬砌渠道断面优化设计仅从最优水力断面角度出发,考虑单一水力要素,而忽视了渠道冻胀安全以及工程造价的问题。该文建立了以最优水力断面、工程造价最小为目标,满足混凝土衬砌渠道冻胀要求的数学模型。根据模型非线性的特点,利用自适应粒子群优化算法,对混凝土衬砌渠道梯形断面结构进行优化,选用自适应粒子群算法可以很好地克服算法陷入局部最优解的问题。建立的模型将混凝土衬砌量与工程占地最小作为目标函数优化。优化结果在最佳水力断面基础上,满足边坡稳定与工程量最小。最后将模型应用于黑龙江依兰县倭肯河灌区学兴干渠,分析了渠道边坡系数、渠底宽和渠道水深对目标函数的影响规律。优化结果表明,模型计算所得渠道工程占地减小1.5%,混凝土衬砌量减小1.8%。各个参数中,边坡系数对目标函数影响较大。混凝土衬砌厚度由土壤性质、冻结力大小所决定。该研究成果为提高寒区混凝土防渗渠道优化设计水平及灌区运行效益提供了理论依据。     

坡度对降雨径流挟沙能力影响的模拟试验

高陡边坡降雨径流侵蚀输移能力是一个重要的科学问题。通过室内模拟降雨试验研究相同雨强不同坡度和坡长条件下的降雨径流侵蚀输移规律。结果表明：(1)试验条件下,水深与水力坡度的1/3次方呈负相关,与坡长的3/5次方呈正相关,流速与水力坡度和水深呈幂函数增加;(2)相同雨强裸坡条件下,径流含沙量与水力坡度的1/2次方呈正相关,与坡长的4/5次方呈正相关。水流挟沙能力约与水力坡度的1/2次方呈正相关。(3)降雨径流的水流紊动扩散作用与重力作用的比值较明渠水流偏大,表明雨滴打击的紊动作用较明显,给出挟沙能力公式。与常用的河流泥沙挟沙能力公式比较,系数偏大,指数偏小。研究成果对深入分析降雨径流侵蚀输移的机制具有重要意义。     

一维泥沙数学模型中有关问题的商榷

一维泥沙数学模型多年来得到广泛的研究和发展,并在工程实际问题的研究中起到了巨大的作用。但由于泥沙运动的复杂性和理论发展的局限性,仍然存在着一些问题有待于进一步完善。针对挟沙力、饱和恢复系数、河床冲淤调整等关键问题,通过多年实际应用研究,提出了作者的认识和处理方法,以期对泥沙数学模型的发展和应用有所贡献。     

淤地坝泥沙淤积高度对宽顶堰水力特性的影响

为解决淤地坝长期运行,泥沙不断沉积超出设计库容,漫延至溢洪道内并在宽顶堰前堆积从而影响泄流的问题,该研究通过物理模型试验的方法,对不同淤积高度下溢洪道内宽顶堰的水流流态、水面线、流速分布、流量系数等特性进行对比分析。结果表明,随着淤积高度的增加,堰流在保持宽顶堰原有的过流形态同时壅水程度逐渐降低;淤积高度的不同会影响堰前及堰上区域的水面高程和断面流速,堰前水位随着淤积高度的增加略微下降,过流断面逐渐减小,水流流速增大;随着淤积高度的增加,流量系数逐渐增大,即宽顶堰的泄流能力有所增强。因此引入参数相对淤积高度（淤积高度S与堰高P之比）,根据试验数据拟合得到了淤积工况下宽顶堰流量系数经验公式,计算流量与实测流量的平均相对误差为2.7%,满足精度要求,可为淤地坝除险加固工程的相关工作提供参考。     

土壤侵蚀物理模型中紫色土细沟侵蚀参数研究

以长江中上游典型侵蚀性土壤紫色土为研究对象,采用变坡限定性细沟土槽,研究不同流量、坡度和沟长情况下,紫色土细沟侵蚀特征,并量化了细沟侵蚀参数。结果表明:细沟侵蚀受水流水力特征、土壤性质和坡面影响,随着水流含沙量的增大,细沟侵蚀速率呈现减小趋势;流量越大,坡度越陡,细沟水流的剥蚀率越大,造成细沟侵蚀速率也越大。在5L/min的小流量下,细沟侵蚀速率受剥蚀率限制与含沙量没有出现线性关系,15,25L/min流量下,细沟侵蚀速率与含沙量呈线性相关。侵蚀速率在细沟开始处最大,随沟长的增大,水流能量消耗于挟带泥沙而迅速减小,相关性分析得到侵蚀速率与沟长呈指数递减,相关系数R2变化于0.45~0.98之间。通过回归分析得到试验条件下,紫色土细沟土壤可蚀性均值为0.005 3s/m,临界剪切力均值为2.92Pa。研究结果对于坡面土壤侵蚀物理模型的建立和推广应用提供数据支撑,为紫色土坡面侵蚀研究提供借鉴。     

神府─东胜煤田开发对乌兰木伦河河道淤积与输沙的影响

神府─东胜煤田自1987-1993年开发以来,河道露天采煤、矿区建设排弃的大量土石碴堆积于河道或岸坡,导致河床淤积严重,输沙量骤增.乌兰木伦河下游50km净淤积1310.5×10⁴m³,平均年增加187.2×10⁴m³,输沙量比采矿前增加70%,平均年增加735×10⁴t.文中对河道淤积的泥沙来源和采矿排弃物流失量进行了深入分析,并提出该流域治理的建议与对策.     

重庆市粮食生产发展特征及土地资源承载力空间格局研究

首先分析了1985—2010年重庆市粮食生产发展过程的特点,随后以人粮关系为基础,构建了土地资源承载力（LCC）模型和土地资源承载指数（LCCI）模型,从区县尺度对重庆市土地资源承载力空间格局现状进行了分析。结果表明:1985—2010年重庆市粮食生产呈周期性波动特征,具有明显的不稳定性;人均粮食占有量起伏较小,基本维持在356.5 kg/人左右,人口增幅略小于粮食产量增幅。2009年重庆市区县土地资源承载力主要以人口超载、粮食短缺为主要特征。都市发达经济圈的8个区县以及渝东北翼的大部分区县表现为粮食亏缺、人口超载,渝东南翼的大部分区县以及渝西的大部分区县表现为人粮均衡,只有合川区、南川区、黔江区、石柱县和秀山县5个区县处于粮食盈余状态。因此必须加强重庆各区县以及重庆市与其他省市之间的粮食贸易和调配来满足人口超载区的粮食需求。     

基于人粮关系的鄂尔多斯砒砂岩区土地资源承载力变化特征

[目的]分析2000—2015年鄂尔多斯砒砂岩区人口数量与粮食产量关系,研究生态脆弱区土地资源承载指数和土地资源承载力状态,为砒砂岩区经济和社会的可持续发展提供理论依据。[方法]采用2000,2005,2010和2015年Landsat影像进行鄂尔多斯砒砂岩区土地类型分类提取,结合土地面积、粮食产量和人口数据等社会经济数据,运用土地资源承载力模型和土地资源承载指数研究砒砂岩区土地资源承载力时空变化特征。[结果]①2000—2015年鄂尔多斯市土地资源承载力呈现逐渐增加的趋势,土地资源承载指数波动下降;②粮食产量呈逐渐增加趋势,人粮关系基本处于粮食盈余状态,人口容纳能力尚有一定的增长空间;③旗区间土地资源承载力存在较大差异,其中东胜区和准格尔旗土地资源承载力较高,人粮矛盾相对严重;鄂托克旗和伊金霍洛旗土地资源承载力中等,大部分年份粮食盈余;鄂托克前旗、杭锦旗、乌审旗和达拉特旗处于粮食盈余状态,土地资源承载力相对较低。[结论]鄂尔多斯砒砂岩区土地资源承载力总体上仍有一定增加空间,但各旗区内部存在较大差异。     

环境水容量对黄家寨镇景观稳定性影响的研究

以青海省大通县黄家寨镇为研究对象,分析该小流域“水分平衡”状况,指出评价环境水容量承载力的指标体系,探讨环境水容量对景观稳定性的影响。在此基础上,为构建该区景观优化模式提供理论依据。     

水环境承载力研究述评

回顾了水环境承载力研究的酝酿、兴起和发展阶段,总结了水环境承载力的基础理论和研究方法,分析了水环境承载力的概念、内涵和承载机制,着重论述了水环境承载力的研究方法。认为水环境承载力的进一步研究应该完善其基础理论和支撑理论,促进研究方法向模式化和模式的动态化方向发展,加强水环境承载力的应用研究。     

忻州市相对资源承载力的时空动态变化

采用改进后的相对资源承载力模型测算了1995—2013年忻州市的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力,并探讨了全市14个县市相对资源承载力的演变规律及空间差异。模型改进工作主要体现在增加了水资源与能源承载力,并运用优势资源牵引效应及劣势资源束缚效应,克服了原模型中权重的主观任意取值。结果显示:（1）以山西省为参照区,土地资源和水资源是忻州市可持续发展的优势资源,而经济资源与能源为劣势资源;1995—2013年忻州市的人口承载状态总体呈从富余到超载,再到富余,以2001—2003年为界限;经济承载状态处于非常富余状态。（2）2004—2012年14个县市的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力空间差异显著;农业发展、煤炭产业与区位条件成为影响相对资源人口承载力和经济承载力的驱动力。