淮河中下游洪涝综合治理的思考与初探

新中国70年治淮事业取得了巨大成就，淮河中下游干流与洪泽湖已成为淮河进一步治理的重点区域。从流域战略地位提升、经济社会发展、自然环境演变、水问题变化等多视角系统梳理了新时期治淮主要矛盾；从水沙基本规律辨析、靶向问题揭示、河湖格局重构、综合治理措施等多方面提出淮河中下游综合治理的战略思考和建议；从降雨和干支流洪水演变规律、淮河干流和洪泽湖泥沙特征及其变化规律、现状和规划工程防洪效果与协调性、工程措施组合方案建议等4个方面介绍了淮河干流河道与洪泽湖演变及治理需进一步开展研究的内容和技术方法以及初步研究成果，以期为新时期淮河治理规划设计提供参考。     

淹没植物明渠床面冲淤及其对水流运动的影响

植物的存在改变了河流水动力特性,造成独特的床面冲淤态势。利用实验室水槽模拟含淹没植物的河道,对床面形态和紊流统计特性参数进行测量,研究不同类型紊流作用下的床面冲淤特征以及床面起伏对流动的影响。结果表明:床面剪切紊流条件下,床面形态为马蹄坑-沙沟/沙脊与沙波复合分布,床面变形加剧了流速沿水深不均匀分布并促进水流动量交换;在自由剪切混合层紊流条件下,床面形态为植物根部马蹄形冲坑及其后方沙沟、沙脊交错分布,床面变形对流动的影响并不显著;“类二重紊流”条件下,床面形态同样表现为马蹄坑-沙沟/沙脊-沙波复合,床面变形促进植物层内部的水流动量交换、抑制紊动清扫,抑制植物层外部的动量交换、促进紊动喷射。     

内孤立波环境下圆柱和方柱受力特征——II.数值模拟

柱体受内波作用力的数值模拟大多针对圆柱展开,方柱在内波环境下受力特性研究较少。借助三维数值波浪水槽,采用大涡模拟（LES）技术研究了内孤立波的产生、传播及其对不同形状柱体的受力特性。对比分析了内孤立波波幅对圆柱和方柱受力的影响规律。研究表明,在分层流环境下,随着内孤立波波幅的增大,圆柱和方柱所受的水平作用力均增大;相同波幅情况下,无论在上层或下层水体,方柱表面的压力分布更不均匀,迎流面与背流面的压差更大,从而导致方柱相较于圆柱会受到更大的水平作用力。     

同向流中椭圆喷口射流掺混特性实验研究

采用激光诱导荧光技术(laser induced fluorescence-LIF)对同向流动环境中具有不同喷口高宽比(aspect ratio-AR)、射流比(velocity ratio-VR)的椭圆喷口射流与圆喷口射流的标量物质浓度场进行可视化和定量化研究。系统研究了同向流动环境中椭圆喷口射流浓度场的各种掺混稀释特性:中心线稀释度,射流扩展宽度,下游不同断面上的时均浓度分布和紊动强度分布。采用紊流理论和量纲分析方法对实验数据进行分析讨论,给出同向流动环境中受动量控制的椭圆射流稀释度预报方法,提出该类椭圆射流稀释度预报方法归并到已有圆射流系列预报模型中的实现途径,比较了具有相同出口超值动量Me0的圆射流与椭圆射流的沿程稀释度变化。由于椭圆射流比圆射流具有更高的稀释度增长比率,说明椭圆射流比圆射流具有更好的掺混稀释效果。     

胶体颗粒在潜流带中沉积过程及机制

潜流带是河流地表水和地下水交混区域,是河流中重要的物质能量交换和水生生物栖息的场所,而胶体颗粒在潜流带中沉积,会改变潜流带中的水动力结构和生态环境。本文利用室内循环水槽实验和多物理场耦合的数值模拟方法,旨在研究胶体颗粒在河流上覆水与潜流带中的迁移过程和胶体颗粒在潜流带中沉积分布特征及其对不同因素的响应规律。结果表明:河流上覆水中胶体会逐渐被河床截留且截留胶体集中于河床浅层;沙波水平方向截留量呈现出迎水面较高、背水面较低的趋势;胶体在潜流带沉积的主要机制是潜流交换、颗粒沉降与河床截留作用。本文能为胶体颗粒在潜流带中的生态环境作用研究提供科学依据,并为河流生态环境修复、河流健康管理提供理论支持。     

Numerical Investigation of Vertical Turbulent Jets in Different Types of Waves

The effects of various types of waves on vertical plane turbulent jets are studied numerically in the paper. A three-dimensional numerical model in σ-coordinate is developed to study these problems by use of large eddy simulation method. Turbulence is modeled by a dynamic coherent eddy model. Numerical results including the distribution of velocity,the decay law of the mean velocity along axis,the turbulent Reynolds stresses and the volume flux per unit width without wave,in the first-order Stokes waves,in ...     

Modelling Solitary Waves and Its Impact on Coastal Houses with SPH Method

The interaction between solid structures and free-surface flows is investigated in this study. A Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) model is used in the investigation and is verified against analytical solutions and experimental observations. The main aim is to examine the effectiveness of a tsunami-resistant house design by predicting the wave loads on it. To achieve this, the solitary wave generation and run-up are studied first. The solitary wave is generated by allowing a heavily weighted block to penetrate into a tank of water at one end, and the near-shore seabed is modelled by an inclined section with a constant slope. Then, the SPH model is applied to simulate the three-dimensional flows around different types of houses under the action of a solitary wave. It has been found that the tsunami-resistant house design reduces the impact force by a factor of three.     

淮河中下游洪涝综合治理的思考与初探

新中国70年治淮事业取得了巨大成就，淮河中下游干流与洪泽湖已成为淮河进一步治理的重点区域。从流域战略地位提升、经济社会发展、自然环境演变、水问题变化等多视角系统梳理了新时期治淮主要矛盾；从水沙基本规律辨析、靶向问题揭示、河湖格局重构、综合治理措施等多方面提出淮河中下游综合治理的战略思考和建议；从降雨和干支流洪水演变规律、淮河干流和洪泽湖泥沙特征及其变化规律、现状和规划工程防洪效果与协调性、工程措施组合方案建议等4个方面介绍了淮河干流河道与洪泽湖演变及治理需进一步开展研究的内容和技术方法以及初步研究成果，以期为新时期淮河治理规划设计提供参考。     

平原河流水沙界面生源物质迁移转化过程及水环境调控的研究进展

生源物质作为影响水质的重要因素,其在河流中的迁移转换一直倍受关注。水沙界面物质交换过程受众多环境和水动力因素的影响,过程极其复杂,不仅影响着河流生源要素的通量演变规律,还关系到河流水环境问题。为探究水沙界面生源物质迁移转化过程及作用机制,结合国内外研究最新进展,对泥沙颗粒与生源物质的微界面作用、水沙界面对生源物质的迁移转化作用、水流条件对泥沙吸附解吸生源物质作用机理进行总结和概述,总结阐述了河流水质模型和闸坝泵条件下的水环境调控模型,最后指出平原河流水沙运动对生源物质输运作用机理及水环境调控。针对上述已有的研究成果和存在不足,对今后研究方向提出展望。     

内孤立波环境下圆柱和方柱受力特征——Ⅰ.物理实验

随着近岸海洋的开发,海洋石油钻井平台底部的柱状支撑以及海洋中石油管线等水下结构物的安全问题受到的关注日益增多。而内孤立波对水下结构物的安全有着不可忽视的影响,这就决定了内孤立波对柱体受力的研究在工程实践中具有重要意义。国内外就内孤立波对柱体作用力的物理试验研究较少,而在分层流环境下圆柱和方柱受力规律的对比研究更鲜有报道。在大型重力式分层流试验水槽中,借助一套新型且专用于分层流环境下的内孤立波造波及水动力测力系统,进行了内孤立波环境下柱体受力规律的试验研究。对比分析了不同内孤立波波幅对圆柱和方柱受力的作用规律。研究表明,在分层流环境下,随着内孤立波波幅的增大,圆柱和方柱所受的水平作用力均增大;相同波幅情况下,方柱相较于圆柱会受到更大的水平力。研究成果可为分层流环境中柱体设计及安全评价提供科学依据。