复式河道滩槽交互区水沙运动机理

滩槽复式河道是冲积河流中最为常见的一种形态,也是河流动力学研究最为重要的内容之一。以复式河道概化试验数据和水沙运动的区域性特征为依据,在提出滩槽复式断面主槽平衡区、滩槽交互区、滩地平衡区以及边壁区4个分区的基础上,将水流流态最为复杂的滩槽交互区进一步划分为对数流速区（内区）和非对数流速区（外区）,通过引入描写动植物生长过程的S型曲线,提出了内外区分界线的确定方法。以滩槽交互区横向分布公式为基础,通过线性假定和积分变换,给出了滩槽交互区内断面平均流速和含沙量的计算公式,并对不同分区内的流速和含沙量的差异性进行了比较分析。     

二层测速方式超声波时差法测流参数自率定方法研究

为解决超声波时差法比测率定的难题,采用二层测速方式构建基于垂向流速分布的河流断面水平层流速与断面平均流速的转换数学模型,通过二个水平层流速的信息提取与流速分布模型参数识别,获取河流断面流速分布特征,进而完成流量计算参数的率定,实现水平层流速与断面平均流速的转换计算。通过湘潭水文站实例验证,水平层流速与断面平均流速转换模型计算的流量成果精度能够满足流量测验精度要求。     

封冻河道下流速分布和阻力问题探讨

封冻河道的水流阻力计算和水流速度重分布问题一直是河冰研究的重要问题之一,多年来,很多学者进行了相关研究,然而研究大多采用了冰盖区、河床区及过流断面水流平均速度相等的假定.依据Prandtal半经验紊流理论,采用目前普遍使用的对数流速分布公式,对上述假定进行了研究分析,由分析来看,这种假定的正确性需要探讨;分析也表明,阻力计算时若假定冰盖区和床面区的能坡相等,对宽浅式河道也将导出谬误.依据分析,就如何解决相应的问题提出了思路和建议.     

高棵水生植物的阻力系数在非淹没与淹没条件下的相互换算

通过模型试验测定了渠道中一种高棵、密集分布的植物,在淹没情况下的断面流度分布曲线及糙率和水深关系曲线;根据文献资料假设了植物区内的流速为均匀分布,并预测了非植物区内的流速分布,经过与实测值比较,符合较好;在这个断面流速分布的基础上,通过理论推导,得到了非淹没和淹没情况下糙率系数的换算关系;并给出了用植物模型在非淹没时的糙率系数~水深关系曲线延伸得到淹没时的糙率~水深关系曲线的实例,模型试验的结果也验证了这一换算关系。     

用谢才—曼宁公式计算均质边壁河道中垂线平均流速问题初探

传统的谢才－曼宁公式只能计算断面平均流速，不能计算垂线平均流速。但垂线平均流速的研究对于解决断面流速分布以及对水力学理论研究等方面都有很重要的意义。作者通过对均质边壁矩形、对称三角形断面的垂线平均流速与断面平均流速之间关系的分析研究和水力学试验，建立了用谢才－曼宁公式计算上述断面的垂线平均流速公式。进而通过拟手段求出均质边壁不规则断面的垂线平均流速。经用实验资料验证表明，计算与实验点据拟合良好。     

基于横断面垂线平均流速分布的流量计算模型研究与应用

深入分析横断面流速分布特性,提出横断面垂线平均流速分布模型及计算公式。该模型利用大断面、河道水位及断面上一条垂线的平均流速,即可较准确地计算出断面上任意一条垂线的平均流速,从而计算出断面流量。这种方法缩短了测流历时,在保证测流精度的同时,为防汛调度决策延长了预见期。讨论了该方法的应用条件、误差来源和误差控制方法。为明渠实时在线监测提供了一种新的方法,为明渠流量计研发奠定了理论基础。     

冰盖下水流垂线流速分布规律研究

河道中冰盖显著改变了水流流动结构.采用k-ε紊流模型建立了冰盖下水流流动垂向二维数值模型;根据量纲分析理论提出了流速分布规律的影响因素;针对各种因素的不同组合进行了数值计算,并对其流动特性如最大流速点位置、冰区及床面区平均流速等进行了分析研究;对冬季封冻河道的二点测流法精度进行了理论分析.研究结果表明,冰盖下水流的纵向流速在流动核心区并不遵循对数分布规律,同时揭示了冰盖底部与河床的相对粗糙比、河床相对粗糙度及雷诺数对流速分布规律的影响.     

梯形断面明渠中纵向离散系数研究

基于最大信息熵原理,提出了一种确定梯形断面纵向流速分布的方法,研究了梯形断面明渠中流动横向不均匀和垂向不均匀对纵向离散的影响,建立了一个针对梯形断面明渠流动的纵向离散系数计算公式。公式将纵向离散系数与反映断面流速分布不均匀和壁面影响的参数建立联系,机理更加清楚,预测结果与其他学者相应的实验结果吻合良好,该方法理论推导过程严密,不依赖于特定的试验结果或实际测量资料,为梯形断面明渠的污染物混合输移过程中参数确定提供了有效的方法和途径。     

粗糙透水床面明渠水流的垂线流速分布

为了进一步揭示粗糙透水床面明渠水流运动特性,针对垂线流速分布研究存在的问题,根据边界层理论,推导了含有摩阻流速、理论床面流速和原点位移等3个参数的修正对数公式;通过水槽试验,运用激光多普勒测速仪,分别对用直径1 cm玻璃珠构成的粗糙不透水和透水床面明渠水流的垂线流速分布进行了测量。结果表明:推导的修正对数公式与实测符合很好;相同水流条件下,透水床面的摩阻流速要大于不透水床面,各自的阻力系数保持基本不变;理论床面流速是主流平均流速的0.35~0.45倍,且床面相对流速随着雷诺数的增大而略有减小。     

基于“甘肃武都火烧沟”公式的泥石流横向分布计算

流速在泥石流防治工程设计中处于重要地位,如何有效获取准确的流速十分关键。在泥石流拦挡工程设计时往往采用平均流速,而对近年来陇南地区泥石流拦挡工程的调查,发现泥石流流速在横向断面分布上具有一定的不均匀性,导致部分拦挡坝体中部易遭受损毁。在"甘肃武都火烧沟"公式基础上,基于冲淤平衡等合理化假设,利用数学积分原理,提出泥石流横向分布计算公式,可供防治工程设计时参考借鉴。     

动能校正系数计算方法探讨

利用垂线流速随水深呈对数分布，并假定垂线平均速流可用谢才公式表示，直接导出了能反映断面形态影响的动能村交正数的数学表达式，为精确计算机提供了研究手段。     

主流平均流速法在宽浅河道断面洪水测验中的应用

主流平均流速法是通过实测主槽部分断面面积的主流区内3－5条垂线流速，计算出断面流量的一种测验方法，该方法的实施可有效缩短测流历时，能够完全整地控制洪水过程呼水位流量关系的转折变化。以具有代表性的范围口水文站为例，探讨了主流平均流速法在黄河下游宽浅河道断面洪水测验中应用的可行性。     

波流共同作用下流速垂线分布及其影响因素分析

大量波流相互作用的实验表明,当波浪顺流传播时,平均水面附近的流速减小,而当波浪逆流传播时,平均水面附近的流速增加.为了从理论上解释这种现象,从垂向二维Navier-Stokes方程出发,推导出波浪、潮流共同作用下的水流控制方程;采用微幅波理论简化控制方程,并引入Grant-Madsen波流边界层模型,得到波流共同作用下的紊动切应力及流速垂线分布表达式.通过和实验结果及数值结果的对比,结果预测值和实测值较为吻合,表明公式能反映波高变化及涡粘系数共同对流速垂线分布的影响,且简单实用.利用该公式分析了波浪顺流、逆流流速变化的原因.     

平原水网区无人值守水文站测流技术的研究

平原水网区无人值守水文站测流技术的研究姜洪鼎，周五一（浙江省水文总站）１前言平原水网区地势平坦，水网密布，河道纵横交叉，河道水流受上、下游水位，下游潮汐顶托以及风暴潮等因素的影响，流向顺逆不定，变化无常，水量交换频繁，水文情势十分复杂。水文站测流断面...     

泥沙影响流速分布规律的试验研究

挟沙水流中泥沙颗粒的存在将影响水流的紊动结构,并进一步影响水流流速分布。采用超声流速仪MicroADV测量挟沙水流的时均流速沿垂线分布,分析了在不同水力条件、不同泥沙条件(包括泥沙浓度及颗粒粒径)下泥沙与水流相互作用对流速沿垂线分布的影响,在此基础上,考虑到现有流速分布公式在实际河道水流流速沿垂线分布中的应用,提出新的指数型流速分布公式形式;并根据实验资料,初步检验了该公式的精度,同时分析了指数型流速公式中系数k和指数m随泥沙浓度s、粒径d以及水力条件的变化规律。结果表明:系数k随泥沙浓度的增加而增大,同时水力条件以及泥沙颗粒粒径同样也影响着k的变化;而指数m随粒径d的增大而减小,随泥沙浓度s的增加而增大。     

横向槽沟内非均匀流的试验研究

以横向槽沟中产生的非均匀流为研究对象,通过水槽概化模型试验,在实测纵向流速分布的基础上,分析了不同来流条件及不同槽沟边坡角度下的槽沟内水面流速、槽底流速等沿程变化规律,同时还得到了计算槽沟内反向平均流速及正向平均流速的经验公式.     

沙波迎流面流速分布公式

为进一步揭示沙波水流运动特性及提高沙波迎流面流速计算精度,采用两种概化模型,通过小水深沙波水槽试验,运用声学多普勒流速仪,对沙波沿程及垂线流速分布进行了测量。基于乐培九次生流理论公式,结合沙波水流特性,假定次生流在沙波迎流面上处于一个不断发展演变的过程,提出了发展函数和修正函数,得到了适用于沙波迎流面的流速垂线分布公式。研究结果表明:相对水深越小,沙波地形对迎流面水流作用越显著,使得上部流速减小、近底流速增大,且越靠近波峰这种现象越明显;建立的沙波流速公式与实测值吻合较好,能够准确地反映出迎流面流速变化规律。     

确定渠道断面水面流速系数的方法探讨

渠道 水面流速系数在无精测法资料可供对比分析的情况下，采用比照同类站直接选用具有一定的盲目性，以0．6相对水深测速代表垂线平均流速，作为计算断面平均流速的标准值，以较为接近天然河流的对数型垂线流速发布公式为理论依据，与采用假定水面流速系数测速的断面平均虚经较，分析水面流速系数，并用数理统计的量化标准反证所求水面流速系数是比较简便易行的。     

含淹没植物河流水流紊动强度最大值及其影响因素

根据含淹没植物河流水流紊动强度与流速和流速分布的关系,建立紊动强度经验公式,并数学推导证明了紊动强度垂向分布最大值的存在。根据实验数据,该紊动强度最大值的大小及出现位置受植物和水流条件的影响:植物的存在增加水流阻力,植物排列密度改变紊动强度最大值的大小;植物叶片的摆动形成水流紊动的主要干扰源,植物/水深相对高度控制紊动强度最大值的出现位置;断面平均流速的变化改变水流的稳定性和植物冠层的高度,对紊动强度最大值的大小和出现位置均有一定影响。     

固壁紊流流速分布指数型公式和阻力规律——(Ⅱ)过渡区

基于相似理论中的不完全自相似假设,研究了固壁紊流流速分布的结构型式。通过对壁面紊流结构的分析,进而给出了固壁紊流包括光滑区、过渡区和粗糙区在内的统一的指数型流速分布公式和阻力规律,并用尼库拉兹的实验资料作了验证。