漫滩恒定明渠水流的三维数值模拟

采用Naot-Rodi代数应力模型(N-R模型),结合非均匀交错网格下的混合有限分析法(HFAM)来计算漫滩水流的三维流动。为了得到稳定的收敛解,作了两点改进:其一为非均匀网格中数值离散的导数项二阶格式的引入;其二为复式断面分块耦合技术的采用。给出了漫滩水流主流速等值线、二次流的断面分布、垂线平均流速的横向分布以及主槽与全断面流量比随相对水深的变化规律。部分结果与实验资料的对比,表明NR模型和HFAM能较好地用于研究漫滩水流流速、流量和水位的关系。     

漫滩河流防洪水位研究

通过物理模型试验对松花江某平原漫滩河段的沿堤防洪水位进行了研究,对主槽和滩地阻力采用了不同的模拟方法,在达到模型相似的基础上,试验量测了水流边界沿低水位随流量的变化关系。研究表明,因河段内阻力因素复杂,边界沿堤水位与同断面主槽水位差别最大可达0.3m。     

复式断面水位~流量关系计算中曼宁公式不同形式的对比分析

以渭河下游华县水文站实测水位~流量点据为验证资料,对比分析单一河槽法、滩槽垂直分割法和全断面分割法三种不同形式曼宁公式在复式河段的适用性,结果表明单一河槽法及滩槽垂直分割法未充分考虑滩槽水流动量交换的特点,计算流量值在平滩水位处出现跳跃现象,不符合天然复式河段水位~流量关系的变化规律,而全断面分割法将断面分割为多股水流然后分别累加各子断面流量,计算成果基本反映天然复式河段水位~流量关系的变化规律,建议复式河段水位~流量关系计算采用全断面分割法。     

生产堤溃决后漫滩水流的概化模型试验研究

黄河下游主槽两侧修建的生产堤通常仅能抵御中小洪水,用于保护滩区农田与村庄安全;当遭遇大洪水引发生产堤溃决时,漫滩洪水会严重威胁滩区群众的生命财产安全。当前研究溃堤洪水的传播过程与演进机理多采用数值模拟,而原型观测及模型试验成果十分有限。通过溃堤漫滩洪水的概化模型试验,模拟了生产堤溃决后主槽内的水位变化及不同程度漫滩洪水的传播过程。试验结果表明:(1)溃堤后漫滩水流以涨水波的形式向滩区迅速传播,主槽内水位具有先降低,然后维持稳定,再升高,最后趋于稳定的变化过程,且溃口上、下游水位变化速率不同;滩区水位总体表现为持续升高,最后趋于稳定的趋势。(2)漫滩洪水波的波前到达时间主要与滩区地形及距溃口的距离有关,波前首先以溃口为中心呈近似对称式椭圆形分布,而后转变为非对称分布;溃堤水流在滩区传播过程中伴有水跃发生,水跃发生的位置由距溃口较远处逐渐趋向溃口位置。(3)溃口流量与溃口内外水位差直接相关,呈先减小、然后维持稳定、再减小最后为0的变化特性。研究成果不仅可以提升对溃堤洪水在滩区演进规律的认识,丰富溃堤洪水动力学理论,还可为数学模型验证提供实测资料。     

基于错峰型洪水的伊洛河交汇区水动力特性

采用平面二维水动力数值模拟方法,对伊洛河交汇区河段的错峰洪水特性进行了系统分析,讨论了洪水水位、流态及两支流的相互影响,结果表明:数值模拟成果与实测数据有很好的一致性。研究发现:交汇区流场呈现马鞍形水面形态,并随流量增大向下游推进;错峰洪水过程中强势支流产生的漫滩水流对弱势支流形成壅堵,交汇区水动力要素与流态均与强、弱支流流量比有明显的关联性,交汇点下游的螺旋流结构与转向受当时强势支流控制;错峰洪水使交汇区水位随时间变化呈现三段式二次曲线特征,在两洪峰期间交汇区保持高水位的时间比单峰或同峰长5~7倍;错峰洪水使交汇区洪水位与流量形成特殊的Y型曲线关系,在两个洪峰点附近,水位与汇流比的对应关系出现前、后两个拐点。     

糙率对感潮河段水位预报的影响

感潮河段洪水受上游洪水和下游潮水的共同作用,且河道断面复杂,这些因素加剧了糙率取值的难度.本文通过糙率影响试验,分析了糙率改变对感潮河段计算水位的影响.在具有明显漫滩的断面,将糙率取值分为漫滩糙率和主槽糙率后再进行水位计算.试验结果表明,糙率值的改变对计算水位影响较大,且对感潮河段洪水过程的不同阶段影响程度不同;漫潍糙率的改变对漫滩洪水位影响很大,主槽糙率的改变对低水位影响较大.     

渤海湾西部风暴潮漫滩数值模拟

基于ROMS海洋模式,结合近年的地质实测资料,建立了渤海湾西部地区风暴潮漫滩的数值模型。对模型进行验证后,对渤海湾西部区域重现期为50a、100a、200a及500a的风暴潮漫滩进行了数值模拟,分析了不同重现期风暴潮漫滩发展的动态过程及最大漫滩淹水范围。结果表明,数值模型基本能反映风暴潮的增水趋势,能够模拟风暴潮漫滩发生发展的动态过程。随着风暴潮强度的增加,渤海湾西部地区淹水范围具有从东海岸向西部内陆区域扩展的趋势。通过曲线拟合发现,风暴潮最大漫滩面积比值与高水位之间基本呈线性关系。     

弯曲河流斜槽裁弯模式与发育过程

结合遥感影像、野外调查和形态统计,深入分析斜槽裁弯现象,将其划分为切滩冲刷、串沟冲刷和主流顶冲3种模式。切滩模式发生于洪水期间主流水流动力轴线偏向凸滩后,形成漫流水流冲刷,极可能在边滩形成新的斜槽。切滩裁弯的形态统计表明,弯道曲率半径与平均河宽之比约2.92,分流角约54.8°。串沟模式是前期洪水漫过河湾内侧洪泛平原,漫滩水流冲刷形成若干串沟,后续洪水沿串沟继续冲刷,串沟逐步横向展宽和向下游侵蚀,直至形成新的河槽。主流顶冲模式是水流顶冲河湾内侧河岸,形成湾状缺口,后续洪水持续顶冲湾状缺口,直至上下游水流贯通,形成斜槽裁弯。     

无粘性土堤漫顶溃决水流运动试验研究

堤防溃决时溃口附近水流形态及溃决流量变化过程的正确描述是指导溃口堵复及时避险、预测溃堤洪水演进并进一步评估淹没损失的前提条件.通过弯道水槽中的概化模型试验,根据无粘性土堤防漫顶溃决的溃口变化和水流运动特征,将无粘性土堤防溃决过程分为漫流、冲槽、展宽及稳定4个阶段.试验系统研究了堤防溃决后河道以及溃口附近水位的变化过程,研究了河道洪水流量、洪水位和筑堤材料对溃口处水位的影响.基于大量的试验资料,进一步归纳总结出溃决流量与溃口口门宽度及溃口处水头变化之间的关系.     

黄河“92·8”暴雨洪水分析

黄河“９２·８”暴雨洪水分析许才华，朱传保（水利部水利信息中心）１９９２年８月，黄河北干流、北洛河、泾河、渭河及黄河下游相继发生了洪水，并产生了一些异常现象。例如洪水不大，水位很高；流量不大，漫滩现象非常严重；个别河段在支流基本没有来水的情况下，下游...     

水库运行对漫湾库区洲滩水热交换影响

以澜沧江漫湾水库库区洲滩为研究对象,依据水库运行导致的水位波动特征,同步监测洲滩内部水位、水温变化过程,核算洲滩侧向潜流交换量,建立水温与水位之间的响应关系,分析潜流交换水流路径上溶解氧、溶解性碳素变化。结果表明:水库运行引起洲滩水位周期性波动,侧向潜流交换加强,洲滩水位最大变幅达2.2 m,水库一次蓄泄过程进出洲滩的水量达3 956 m^3,洲滩边缘区潜流交换量为中心区的4~5倍;在涨水过程中,洲滩水温下降,中底层温度梯度较大,而在落水过程中,洲滩水温上升,中表层温度梯度较大;溶解氧、溶解性有机碳和无机碳在河流至洲滩潜流交换路径上同步递减,分别从3.27 mg/L、7.3 mg/L和66.0 mg/L下降至0.17 mg/L、2.4mg/L和40.6 mg/L。水库运行导致的水位波动加强了库区洲滩潜流交换,对河流物质循环产生潜在影响。     

长江中下游港口建设地质环境评价

对沿江两岸河漫滩的分布特征、漫滩地貌、漫滩结构、漫滩基底结构、漫滩水文地质条件等进行了分析。同时，漫滩地层的物理力学性质，包括典型的漫滩土层和非典型的漫滩土层，根据不同出露地点进行了剖析、对比，从而对长江中下游港口建设的环境工程地质条件从地貌特征、地层特性以及不主地质现象等方面进行了综合评价。在此基础上，详细论述了合理利用有利条件和避开、治理不利条件的方法，为长江中下游港口建设提供了有价值的基础资料。     

黄河下游漫滩高含沙洪水滩槽界定及泥沙时空沉积特性

黄河下游漫滩高含沙洪水河床调整剧烈,多数断面洪水后形成"相对窄深河槽",洪水前后河槽宽度发生明显变化。分别以观测断面洪水前后的河槽宽度为基准,计算漫滩高含沙洪水期泥沙时空沉积分布,结果表明,漫滩高含沙洪水与非漫滩高含沙洪水相比,能将主河槽内淤积泥沙量的59.3%搬运至嫩滩或滩地,减缓主河槽淤积。在分析研究基础上,建立了洪水后漫滩河段河槽相对缩窄率与洪水前期河槽宽度的量化关系,洪水后主槽宽度缩窄率为15.5%~44.0%;分析遴选了漫滩高含沙洪水滩地淤积量与主要水力因子间关联度及物理含义,给出了漫滩高含沙洪水滩地淤积量与相应水力因子间的响应函数;初步提出漫滩洪水河道塑槽淤滩的临界水沙配置指标,临界水沙系数取值为0.025~0.040。成果对高含沙洪水调控具有一定的指导意义。     

漫滩水流摩阻因子与涡粘性系数的研究

对复式河道漫滩水流进行了研究,建立了摩阻因子与一维明渠流摩阻因子的关系,揭示出滩地的量纲为一涡粘性系数随着摩阻因子的增加而增加,并将二次流的影响表达成与雷诺切应力相同的形式,从而将其归入表观切应力中,由量纲为一表观涡粘性系数确定,后者可通过量纲为一表观涡粘性系数与摩阻因子之间的一个关系加以计算,该关系类似于量纲为一涡粘性系数与摩阻因子之间的关系。对光滑边界上对称的漫滩水流进行了计算,计算结果与实验资料吻合良好。     

复式河槽阻力系数及过流能力计算

水位流量关系在流域管理中占有十分重要的地位.而对于复式河槽,水位流量关系的推求是十分困难的.无论采用单一河槽法还是传统的断面分割法,都将带来很大的误差.将复式河槽分为滩地边坡区、滩地区、主槽边坡区和主槽区,并运用英国科学工程研究协会洪水水槽设施(SERC-FCF)的大量的系列水槽实验资料,分析了各区Darcy-Weisbach阻力系数之间的关系.SERC-FCF的实验资料表明主槽区的阻力系数与相对水深有关,滩地区和主槽区阻力系数之比随相对水深成指数关系,滩地边坡区、主槽边坡区阻力系数可用主槽区和滩地区阻力系数表示.利用这些阻力系数关系分别推求各区的流量及总流量.实验资料验证表明:计算流量与实测流量基本吻合.     

黄河下游漫滩洪水冲淤规律

滩地的淤积层分布记录着以往漫滩洪水的特征,即反映漫滩洪水的量级、频率和持续时间等,同时河漫滩也是预估河流泥沙、洪水灾害防治和湿地生态系统保护等的重要组成部分。根据黄河下游水文年鉴资料,分析滩地的淤积与漫滩洪水的定量关系,为未来河流泥沙预估提供依据。经分析得到大漫滩洪水在来沙系数S/Q<0.030 kg·s/m6时,主槽冲刷而滩地淤积,反之则滩槽同淤。当S/Q<0.030 kg·s/m6时,大漫滩洪水滩地的淤积量主要与漫滩系数Q_max/Q_p、上滩水量W₀和含沙量S有关;大漫滩洪水的主槽冲刷量则除了与洪水期水量W和沙量W_s有关外,还与滩地的淤积量有关。一般漫滩洪水,当来沙系数S/Q<0.023 kg·s/m6时,主槽冲刷而滩地淤积,反之则滩槽同淤。一般漫滩洪水主槽冲刷量与来沙系数S/Q和洪水期水量W有关,而滩地淤积量仅与含沙量S有关。黄河下游漫滩洪水滩地的淤积和主槽的冲刷主要发生在孙口以上河段,而孙口以下河段主槽冲刷和滩地淤积量均较少。     

多股水流条件下日平均水位及日平均流量的推求

渤海岸六股河绥中站是典型的复式河槽站，根据历史资料，用经验分析及推理的方法提出了多股水流条件下平均水位的计算公式，并以此计算日平均水位及建立水位流量关系进而推求日平均流量，可获得满意的效果。     

渭河中下游漫滩洪水补充河道生态用水浅析

寻求在水库、灌区、水电站等常规水量调度方式之外补充河道生态用水的新途径,改善渭河中下游水环境现状,在渭河中下游主要控制站生态缺水量分析的基础上,对各站1961-2010年共50年的漫滩洪水进行统计及洪量计算,探讨漫滩洪水补充河道生态用水的方案。结果表明:渭河中下游漫滩洪水发生的频率较高,且水量非常可观,利用现有可用低洼地蓄滞漫滩洪水对河道生态用水有一定的补充作用,可将漫滩洪水作为河道生态用水的一种非常规水源进行利用。     

基于子域解析元素法的煤矿地下水流场模拟

为了分析将子域解析元素法应用于煤矿地下水流场模拟的可行性,并探究如何提高此方法的模拟精度,首先推导出了强度非线性变化的高阶线汇的复势表达式,分析了其流量势与流函数的空间分布特征,在此基础上应用python语言构建了基于子域解析元素法的煤矿地下水流场模型并应用于求解某煤矿放水试验后水位分布问题.模拟结果显示,模拟水位与观测孔水位偏差绝对值范围为1.36~5.27 m,模型外边界（实际定水头边界）上的水位接近实际值（900 m）,且通过模型外边界（实际隔水边界）的流量近似为零.对模拟原理及模拟结果的分析表明,基于子域解析元素法的煤矿地下水流场模型在全域上满足质量守恒及达西流梯度场,在全域内任意一点的水位可通过该点所处的子域所对应的流量势函数求得,因此应用子域解析元素法进行煤矿地下水流场模拟是可行的,而且将代表模型边界的非线性强度线汇剖分为更短的长度可进一步提高模拟精度.      

談談漫灘流量

黑龙江省大部分水文测站都有漫灘和分流现象械牟庹驹跁沉髌诰S腥龌蚋喔龇至?洪峰期间还有串沟现象,有的漫灘长度达20,000公尺以上,其中包括直串溝,迴流及滞流等,而且生有许多植物如蒿草、灌木、或农作物等等,一般有以下几种情况,影响水位～流量关系曲线变得很紊乱。(1)主流分流及漫灘部分的水位涨落不一