含沙量对草地坡面径流泥沙沉积和水力特性的影响

通过室内模拟试验,在坡度为3°和9°、流量为20和60L/min条件下研究了不同浓度(0～350kg/m3)含沙水流流经草地的泥沙沉积过程及其水力学特性。结果表明,坡面泥沙沉积量随含沙量的增加而增大,3°时泥沙沉积率与含沙量呈正相关,而9°时沉积率与含沙量呈反势。坡度对泥沙沉积影响显著,而在相同坡度条件下,两种流量试验的泥沙沉积量无明显差异。相同坡面坡上部位流速小于坡下部位,且含沙量对坡面流速影响较小。在相同坡度和流量条件下,水流雷诺数随含沙量的增大而减小。3°时水流阻力系数和曼宁糙率均随含沙量的增加而增大,而9°时含沙量对阻力影响不明显,因此在土壤侵蚀较严重地区进行坡面水文过程演算时需考虑含沙量对缓坡糙率的影响。     

高含沙水流特性和滩槽冲淤特征浅述

综述高含沙水流特性和滩槽冲淤特征的国内外相关研究进展,国内相关学者在产、汇流特性、流变特性、流动特性、输沙特性等方面做了大量的研究工作,国外目前关于高含沙水流的研究遵循与借鉴了我国的方法和理论。对滩槽冲淤特征的研究大多集中在黄河、渭河流域,成果集中在对河道冲淤规律的探讨和冲淤机理、冲淤特性、输沙用水量等的研究,对泾、渭河高含沙洪水的异常现象如洪水位抬高、贴边淤积等的研究相对较少,需进一步研究探索。     

黄土高原区高含沙水流发生频率空间分异及其影响因素

以1964-1989年黄土高原区284个水文站的泥沙观测资料为基础,结合相应区域内自然条件与人类活动相关资料,运用空间分析及数理统计方法,研究了黄土高原区高含沙水流发生频率的空间分布规律,并分析了高含沙水流发生频率及其与各影响因素之间的关系。研究结果表明,黄土高原区高含沙水流发生频率高值区为带状分布,呈东北-西南向,且存在3个高值中心区,分别位于111°E、40°N,107°E、36°N和104°E、34°N附近;在分析各影响因素与高含沙水流发生频率关系基础上,进一步研究了多因素对高含沙水流发生频率的综合影响,结果表明,灌木林、丘陵旱地、有林地、黄土厚度、年平均降水量等主要影响因素对高含沙水流发生频率的相对贡献率依次为17%、4%、7%、30%、42%。     

Hydrologic and hydraulic characteristics of the Yellow River and impact of flow and sediment diversion

In the history, the Yellow River nurtured Chinese civilization. It is respected as the ＂ancestor of the four large rivers in China＂ and praised as ＂the mother river of China＂. At the same time, the Yellow River is regarded as ＂the misery of China＂ and considered as the most complex river hard to control in the world. Today, the Yellow River is also one large river greatly influenced by human activities in the world. The safety of the Yellow River, particularly flood control, is always the most important issue for governing and developing the country. Great achievements have been made after many years of efforts for controlling the Yellow River. However, since the nineties of 20 century, some new problems occurred, such as sharp reduction of flux to sea, dry rivercourse, worsen environment, etc. Rapidly shrinking riverbed and two-level perched stream are disadvantageous to flood safety especially. The new concepts and new practices are urgently needed to control the river. Therefore, the Yellow River Conservancy Committee of Ministry of Water Resources had continuously carded out flow and sediment diversion each year from 2002 to 2005. To timely probe into the new issues produced after flow and sediment diversion, and in order to deepen the understanding of rules for the Yellow River＇s water and sediment and provide reference and experience to the researchers for other large rivers, five hydrologic and hydraulic characteristics of the Yellow River, such as lack of water, much of sediment, different resources of water and sediment, inconsistency between water and sediment and frequency of sink switching and route changing, are described. Flow and sediment diversion of the Yellow River is also reviewed. Under flow and sediment diversion,     

模拟植被覆盖条件下坡面流水动力学特性

利用人工模拟植被试验,系统研究了6个坡度和10个流量、5种覆盖度条件下坡面流水力参数水力要素关系及阻力的变化特征,以期揭示坡面植被水流阻力的内在规律性.结果表明:流态指数随植被覆盖度的增加而显著增加,相同植被覆盖度下,试验坡度对其影响并不显著.各试验工况下,水流流态主要分布在"虚拟层流区"和过渡流区,未达到紊流区.随试验坡度的增加,水流流态由缓流向急流区域延伸,而随覆盖度的增加,流态向相反方向延伸.植被覆盖条件下坡面水流阻力与雷诺数的变化规律并非呈单调增加或者单调递减的趋势,而与植被覆盖度紧密相关,当植被覆盖度较低时,阻力系数随雷诺数的增加而减小,而覆盖度较高时,阻力系数随雷诺数增加呈线性增加的趋势.     

水流和电解质对黏性泥沙絮凝沉降影响试验

为探索河口海岸地区水流和盐度共同作用对黏性泥沙絮凝沉降的影响,以泥沙浓度和絮团粒径为参数,采用自制的同轴旋转双筒产生运动水流和外加电解质的方法,研究6个水流强度（0 s-1、1.38 s-1、2.54 s-1、4.67 s-1、7.19 s-1、13.2 s-1和20.3 s-1）和3种电解质（NaCl、CaCl₂、AlCl₃）作用下的黏性泥沙絮凝沉降过程。试验结果表明:① 水流对黏性泥沙絮凝沉降的影响与其强度相关。低强度水流（水流强度小于4.67 s-1）表现为初期促进、中后期阻碍的规律;高强度水流则由于强水流剪切力和自上而下的紊动掺混作用始终起阻碍作用。② 电解质的存在将分别增强和减弱高、低强度水流所起作用;相同浓度下,当阳离子化合价从+1价变成+3价时,水流的影响作用更明显,尤其体现在稳定段。     

黄河口水沙过程变异及其对河口海岸造陆的影响

采用实测资料分析和理论探讨的方法,研究了黄河口海岸造陆与水沙过程变异的关系.研究结果表明:黄河口陆域来水来沙是海岸造陆的基础,来水来沙越大,造陆面积越大,水沙过程变异后,由于水沙的急剧减少,黄河口海岸造陆速度减缓,典型岸段严重蚀退造陆面积也大幅减小;尾闾河道萎缩对海岸造陆影响较大,萎缩越严重,越不利于海岸的造陆发育.运用多元回归分析建立了黄河口海岸造陆水沙临界综合关系式,可供科学调控来水来沙实施黄河口海岸防护过程中参考.     

高水力梯度条件下颗粒堆积型多孔介质渗流规律试验研究

煤矿开采面临的水文地质条件越来越复杂,尤其是遭遇承压含水层的水压力越来越大,突水灾害发生时必然会带来高水力梯度引起的破碎岩体突水通道内高速非线性渗流问题。据此,研制高水力梯度（最大600）条件下堆积型多孔介质中高速非线性渗流试验装置,采用堆积型钢球模拟破碎岩体,对粒径为1、2、3、4、5、6 mm共6种光滑钢球分别开展了一维均质圆柱渗流试验。试验结果表明：对于由1～6 mm钢球堆积而成的孔隙率为0.44～0.45的多孔介质,当水力梯度大于145时,通过分析水力梯度-平均流速（J-v）曲线和水力梯度-雷诺数（J-Re）关系曲线,将流动状态划分为3个模式：线性层流、非线性层流、紊流,并获得了从线性层流过渡到非线性层流的临界流速为0.23～0.78 cm/s、临界水力梯度为3～8;从层流到紊流转捩的临界流速为1.6～4.8 cm/s、临界水力梯度为90～145。从小粒径多孔介质到大粒径多孔介质的渗流过程中,临界流速越来越大,而临界水力梯度逐渐减小。 渗透率与粒径的平方、非达西流影响系数与粒径的倒数均呈线性正相关,非达西流影响系数随着渗透率的增加呈指数减小。该研究对多孔介质非线性渗流的理论研究以及实际工程中高承压含水层突涌水问题有重要借鉴意义。     

应用地下水匀坡与加坡原理计算渗透系数

应用匀坡及加坡原理,推导出了单井（孔）稳定流承压完整井渗透系数的计算公式,该公式已考虑到无效降深对渗透系数计算的影响,同时在计算过程中充分利用了水位恢复资料,而水位恢复的过程也排除了一些干扰因素的影响,因此,参数计算结果应更接近实际。     

航磁全轴梯度异常特征研究

因提供多参量、压制深部异常突出浅部异常等优点,近几年航磁梯度测量在国内航空物探领域成为新的研究热点.以AGS-863航磁全轴梯度勘查系统为依托,介绍了航磁梯度理论基础和应用研究现状,为了总结归纳航磁梯度异常与地下地质体的对应关系,设计了典型理论地磁模型,进行了大量正演模拟计算工作,并结合野外应用实例,得出以下几点结论:相比于总场异常,梯度异常在圈定磁性体方面更具优势;对于独立磁性体,垂向梯度的峰值精确对应异常体的中心位置,当模型走向延伸越长,主剖面异常的零值点越靠近异常体边界,主剖面的纵向梯度的最大值和最小值可精确对应异常体的左右边界,垂直于主剖面的横向梯度的最大值和最小值精确对应异常的上下边界;对于组合磁性体,利用主剖面的纵向梯度峰值和垂直于主剖面的横向梯度峰值锁定的磁性体范围有所扩大,并且垂向梯度峰值向附近磁性体方向偏移;对比实测梯度数据与理论梯度数据,发现实测梯度数据存在明显的优势,可以在人文干扰识别、高频地质信息挖掘等方面发挥突出作用.这些工作可以为实测航磁梯度的野外数据获取者认识异常、鉴别异常和区分真假异常等提供参考,并为异常解释工作者提供一定的帮助.     

模拟降雨条件下坡面流水动力学特性研究

为探明降雨条件下沙黄土坡面水流水动力学特性,以流体力学和泥沙运动力学理论为依据,通过5个坡度和5个雨强组合条件下室内模拟降雨试验,系统研究了坡面水流水力参数的变化规律。结果表明,降雨条件下坡面薄层水流雷诺数均小于580,处于层流失稳区;水流流型随雨强和坡度的变化而发生转捩,当坡度较缓、雨强较小时,床面形态处于低能态区和过渡区,床面出现沙纹现象,水流宏观上呈缓流,反之,坡度较陡、雨强较大时,床面由沙纹和沙垄向动平床过渡,宏观上多呈急流;并根据薄层水流阻力组成特点,推导出沙黄土坡面薄层水流阻力计算公式。验证结果表明,该式误差较小,可为坡面侵蚀预报模型的构建提供参考。     

河网非恒定水沙数学模型研究

建立了能够适用于多种情况的河网非恒定流水沙数学模型。推导提出了河网泥沙方程组的分级解法,提出了适用于河网计算的汊点分沙模式,分析和对比了多种分沙模式的适用性,对河网区域中可蓄水汊点也提出了相应的处理办法。采用汉江杜家台分蓄洪区的资料作了模型的验证和应用。