吸附状态下钉螺起动流速的试验研究

为防止钉螺随河渠水系扩散,必须研究动水中钉螺运动规律,通过试验研究测试了钉螺吸附在水槽底和边壁上时的起动流速;应用河流动力学和生物力学理论推导了吸附状态下钉螺起动流速公式;研究分析了影响钉螺起动流速的各种因素。结果表明,由于钉螺具有较强的吸附能力,它在开厣吸附状态下的起动流速要远大于它在闭厣无吸附状态下的起动流速,但由于钉螺生物特性个体差异较大,吸附状态下钉螺的起动流速有一个较大的变化范围。     

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。     

雷达波流速仪流量测验水面流速系数分析

以具有不同河流特征的长冈水库水库、平江和孤江流域为例,进行了雷达波流速仪和LS1206B型流速仪水面流速的比测分析,并在比测试验的基础上,得出雷达波流速仪对水面流速的试验结果可以代表LS1206B型流速仪,同时用LS1206B型流速仪进行相对水深0.6 m测点流速的相关性分析,得出冈水库水库、平江和孤江流域水面流速系数分别为0.79、0.83和0.77,并根据试验所确定的水面流速系数进行平江流量的推求,进行所推求出的流量值和所构建的水位～流量关系曲线的查读流量值的误差计算,得到的50%、75%和95%累计频率下流量误差分别为2.7%、7.4%和9.2%,流量误差均值为0.6,该结果基本符合相关规范要求,也为雷达波流速仪在流域流量测验方面的推广应用提供了依据。     

矩形狭缝裂隙水流运动特征数值模拟研究

裂隙水流运动规律的研究对岩溶地区水资源合理开发利用以及裂隙岩体渗流理论发展具有重要意义。为探讨立方定律在矩形狭缝平行裂隙中的有效性以及裂隙水流运动特性,对不同尺寸的矩形狭缝平行裂隙水流运动进行数值模拟,基于模拟结果,利用极限流速和极限雷诺数的概念对立方定律在矩形狭缝裂隙中的有效性进行了验证,提出适用于矩形狭缝裂隙的修正立方定律。分析了矩形狭缝裂隙渗透系数随裂隙开度、宽度以及宽度与开度比值的变化,结果表明：裂隙开度越大,宽度越大,渗透系数越大,渗透系数随裂隙宽度与裂隙开度比值的增大而增大,二者之间呈指数关系。对裂隙水流流速分布剖面进行分析,结果表明：裂隙开度越大,流速分布越偏离泊肃叶分布,且离裂隙中心线越近,绝对偏差越大,相对偏差沿质点位置呈波动变化,变幅较小;流速越大,流速分布越偏离泊肃叶分布,在裂隙中心线处最大,离裂隙壁越近,偏差越小,而相对偏差随流速的变化幅度相对较小,表现为集中型;裂隙宽度越大,对流速分布影响越小。     

流速对胶体在植被过滤带中迁移的影响

为探讨流速导致的流态变化对胶体在植被过滤带中迁移产生的影响,结合地表水水槽室内试验和COMSOL数值模型,观测和模拟不同流速下胶体在植被过滤带中的迁移过程。实验发现胶体在流速0.017～0.029 m/s内,随着流速的增加,胶体的去除效率先增大,后减小。这与胶体过滤理论不一致。通过COMOSOL模拟胶体在稳态和瞬态的水流流态发现,卡门涡街的存在会增大胶体在植被过滤带中的去除效率,并且随着流速的增加,去除效率与实验结果一致,先增加后降低,说明流速的增加导致流态的变化,是影响胶体迁移的主导因素。研究还发现在2 m长的植被过滤带中,单位植被长度去除效率随迁移距离的增加而减小。研究结果可以为设计植被过滤带去除胶体的工程设计提供理论依据。     

长江口潮流速垂线分布规律研究

河道中流速沿垂线的分布规律是研究许多河床动力学问题的关键.长江口潮流河段涨、落潮流垂线流速分布有其特殊规律,因此根据长江口实测水流流速资料,分析流速垂线分布的规律性具有重要意义.本文通过对长江口的实例运用对数线性扩展分布模式计算分析,并与传统的对数分布模式进行比较,结果表明,对数线性扩展分布模式在各层数据上都与实测数据具有更好的相关性.     

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。     

基于质量守恒的示踪测速模型及实证

示踪测井技术能准确测定地下水渗透流速,传统方法适用于没有垂向流的测井。总结了前人的研究,结合工程实际引入函数vv(z)和vh(z),并根据示踪剂质量守恒的原理建立了基于质量守恒的示踪测速模型,考虑了测井中水流垂向运动的影响。最后利用模型计算了存在较强垂向流的小浪底反调节水库6#井的渗透流速,计算结果与水库渗漏勘探结果一致,说明模型的计算结果是正确的,能排除垂向流的干扰,模型有较强的实际应用价值。     

横流中多孔射流流动特性实验研究

横流中多孔射流的流动特性是揭示其输移扩散机理的基础。利用粒子图像测速技术PIV测量了横向流动条件下单孔、两孔和四孔射流的速度场,对射流主体范围内、射流的迎流面和各个射流之间的流场进行了研究。实验研究表明,多个射流中的第1个射流迎流面卷吸强度明显大于单个射流情况;两个射流之间的区域可分为两个部分,上游部分水体被卷吸进入上一个射流,下游部分水体被卷吸进入下一个射流;后面射流迎流面的横向流速明显低于第1个射流迎流面的横向流速,揭示了导致后面射流弯曲的横向有效流速沿程发展变化过程;揭示了横向有效流速的沿程变化规律。     

基于Sentinel-1SAR数据的南极松岛冰川流速监测

南极入海冰川的流速对了解物质平衡和海平面上升具有重要意义。基于Sentinel-1 SAR数据,利用特征跟踪法提取了2015-2017年松岛冰川的冬夏季流速,分析了冰川流速的年际和季节变化特征。结果表明松岛冰川处于高速流动状态,流速最高达4 400 m·a^-1左右。沿主流线方向,2015-2017年2月（夏季）的平均流速分别是3 502 m·a^-1、3 529 m·a^-1、3 498 m·a^-1。2015-2017年8月（冬季）的平均流速分别是3 473 m·a^-1、3 498 m·a^-1、3 478 m·a^-1。2015-2017年松岛冰川主流线上平均流速为3 450~3 550 m·a^-1,流速总体保持稳定,没有明显变化。2015-2017年松岛冰川流速没有明显季节差异,冬夏季流速大致持平。基于裸露岩石作为控制点的分析表明误差为22~39 m·a^-1,冰川流速监测结果是可信的。     

Interannual and seasonal variation of flow velocity in Koxkar Baxi Glacier from 2014 to 2020北大核心CSCD

Glacier flow is a key factor in understanding the nature of glaciers, and it is also one of the main research contents of glacier dynamics, which can provide basic support for rational utilization of glacier resources and early warning of glacier disasters. There are many mountain glaciers located in the west of China. The study on the spatiotemporal variation of surface velocity of glaciers also has great significance for the social and economic development of the western China. Koxkar Baxi Glacier, locates on the southern slopes of the Tomur Peak, is a typical dendritic glacier. In order to obtain the conditions of Koxkar Baxi Glacier’flow rates and its variation to further reveal the future of the variation of glacier, the spatiotemporal variability of glacier velocity was surveyed using correlation(COSI-Corr)method on Landsat imagery from 2014 to 2020. The results show that: (1)The average annual flow velocity of the Koxkar Baxi Glacier was 0. 04~0. 05 m·d-1 during 2014 to 2020. (2)The glacier reaches its maximum flow velocity near the center part, and the velocity decreased towards both lateral margins. In a longitudinal profile, ice flow velocity in the accumulation area increased down to the equilibrium line, while decreased towards the glacier terminal. The maximum velocity with 0. 17~ 0. 20 m·d-1 was found near the equilibrium line altitude. (3)The glacier flow velocity in warm seasons were 16. 67% faster than that in cold seasons. (4)The glacier flow velocity from 2014 to 2020 showed a slight decreasing trend, and the average flow velocity decreased 0. 01 m·d-1. (5)Temperature and precipitation had certain influence on the seasonal fluctuation and interannual variation of the flow velocity of the glacier. © 2022 Science Press (China). All rights reserved.     

祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川表面流速特征分析

2009年9月对祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川外围建立控制网, 于冰川表面布设了13根标志杆, 随后分别于2010年7月、2010年9月再次对设立在冰川表面的花杆点进行测量, 获取2009/2010年度、2009年9月-2010年7月与2010年7-9月3个时段宁缠河3号冰川表面流速.结果显示: 2009/2010年度宁缠河3号冰川最大流速出现在海拔4 430 m附近, 为3.76 m·a^-1;2009年9月-2010年7月表面流速最大值出现在海拔4 430 m附近, 为0.32 m·月^-1;2010年7-9月最大流速出现在海拔4 380 m附近, 为0.47 m·月^-1.总体来看, 2009/2010年度宁缠河3号冰川纵剖面上流速变化较为缓和, 显示出流速随海拔变化而变化的规律. 但不同季节表面流速在纵剖面上的分布情况不同, 横剖面上主流线附近流速最大, 向冰川两边逐渐递减, 各观测点均平行于主流线方向向冰川末端运动, 表现出冰川运动一般规律. 在冰川表面运动速度观测区域内东南边缘流速略大于西北边缘, 同时与规模相近的冰川运动速度相比, 宁缠河3号冰川运动速度较大.     

基于SAR影像的喜马拉雅山珠穆朗玛峰地区冰川运动速度特征及其影响因素分析

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有其全天候、全天时、穿云透雾的工作能力, 广泛应用于山地冰川动态监测中. 利用2006年6-9月三期ALOS/PALSAR雷达影像, 采用偏移量跟踪技术, 提取了喜马拉雅山珠穆朗玛峰(珠峰)区域的冰川运动速度, 分析了区域内冰川运动速度空间差异及其影响因素. 结果表明: 研究区31条山谷冰川平均运动速度为9.3 cm·d^-1, 总体上以珠峰-洛子峰南北向山脊线为界限, 东侧和东南侧冰川日均运动速度(11.1 cm·d^-1)普遍高于北部和西北部冰川日均运动速度(5.4 cm·d^-1). 冰川消融区非表碛区冰川平均运动速度为表碛覆盖区平均运动速度的2.2倍, 冰面湖的发育在一定程度上加剧冰川运动速度波动. 在气候与非气候因子共同作用和相互间的此消彼长中, 研究区65%的冰川的运动速度自中值高度往下显著减小, 16%的冰川自中值高度往下呈显著增大趋势, 19%冰川消融区运动速度无显著变化趋势.     

喀喇昆仑山西北部冰川运动速度地形控制特征

为了探讨地形和海拔对冰川季节和年平均运动速度的影响程度,利用2013-2018年GoLive数据与ASTER GDEM V2数据对喀喇昆仑山西北部3 389条冰川的地形（坡度、坡向、海拔）和冰川运动速度进行了综合分析。结果表明：冰川表面运动速度在物质平衡线处（3 970~4 770 m）达到最快,是冰川积极维持物质平衡的一种体现。坡度平缓地区在不同海拔下的冰川运动速度有明显的差别,但是不同坡度地区的冰川运动速度随海拔变化的趋势基本一致,均呈现先增大后减小。北坡冰川运动速度较平稳,南坡和西南坡的冰川运动速度（均为0.25 m·d^-1）最快并且变化幅度较大,最小值与最大值相差近4倍。冰川运动速度不是呈现单一的季节性变化,同时还会受到地形的控制。低海拔区域冰川运动速度在消融期（3-6月）较快,中海拔区域在消融前（11月至次年2月）较快。     

冰川运动速度研究： 方法、 变化、 问题与展望

冰川运动将积累区获得的物质输送到消融区, 维持着冰川的动态平衡。近年来, 随着气候变化, 全球大部分冰川面临着剧烈的退缩, 而冰川运动变化则较为复杂, 引起了学者们的广泛关注。文章系统总结了近年来冰川运动速度的提取方法、 冰川运动速度时空分布与变化及其影响因素的相关研究进展。另外, 还探讨了目前冰川运动速度研究中存在的问题和未来的发展趋势。结果表明： 基于测杆的方法能够获得精度较高的测量数据, 但存在时间和空间上的局限性; 基于遥感数据自动化提取的方法应用广泛, 但影像之间的配准以及海量数据的计算是当前阶段制约冰川运动速度研究的主要问题; 近年来, 无人机和地基合成孔径雷达的应用为冰川运动速度研究提供了高精度的数据支撑, 但二者在冰川运动研究中的应用还不够广泛。冰川运动速度的分布及其变化在空间上存在明显差异, 冰川厚度的变化可能是全球大部分冰川运动速度变化的主要原因, 但在单个冰川系统上, 冰川运动速度变化较为复杂, 其原因还需要进一步探讨。遥感数据的不断丰富, 云计算平台的使用, 物联网、 无人机和地基合成孔径雷达等技术的不断普及, 以及星、 空、 地协同观测的出现将会极大促进未来冰川运动速度研究的发展。此外, 冰川动力学过程也将备受关注, 成为未来冰川运动研究的热点问题。     

天山南坡科其喀尔冰川消融区运动特征分析

基于2009年5月至2011年10月科其喀尔冰川的花杆观测资料,对其消融区的表面运动特征进行分析. 结果表明：冰川消融区的年水平运动速度最大值为86.69 m·a^-1,年垂直运动速度最大值为15.34 m·a^-1,均出现在冰川海拔4 000~4 200 m的消融区上部;在靠近冰川末端的冰舌下部,受冰量补给减弱、厚层表碛覆盖等影响,冰川运动缓慢,年水平运动速度小于5 m·a^-1,而垂直运动速度值小于2 m·a^-1. 大多数横剖面的水平运动速度具有从中部向边缘逐渐减小的特征,而有的剖面却出现局部速度增大的区域. 整体而言,冰川水平及垂直运动速度随海拔降低而减小,符合冰川运动的一般规律,但主要受地形作用的影响,垂直运动速度随海拔的变化会出现波动. 消融期月水平运动速度与同期气温和降水的变化具有一定的相关性,可能反映出气候快速变化对冰川运动的影响.     

祁连山东段宁缠河1号冰川和水管河4号冰川表面运动速度研究

祁连山东段冷龙岭北坡冰川融水是河西走廊重要的水源补给,然而却少有现代冰川运动观测资料. 通过在该区域宁缠河1号和水管河4号冰川布设花杆,观测了冰川表面的运动速度. 结果表明：2010-2012年,面积较大的水管河4号冰川表面年平均运动速度(5.2 m·a^-1)要高于面积相对较小的宁缠河1号冰川(2.8 m·a^-1). 水管河4号冰川最大运动速度出现在花杆观测区域的最上部(接近物质平衡线),宁缠河1号冰川最大运动速度出现在坡度较大的区域,说明冰川最大运动速度通常出现在平衡线附近,但还要考虑坡度等地形因素的影响. 较之早期的观测资料,水管河4号和其他中国西部地区冰川的运动速度呈现出减缓趋势,可能是物质平衡持续亏损导致冰川厚度变薄的直接结果.     

射流泵流场的PIV测量

利用粒子图像速度场仪(PIV)对射流泵渐缩锥形入口、等径直管内有限空间水射流进行测量。该射流泵喉管面积与喷嘴面积之比为4.75,基于射流泵喷嘴直径D和喷嘴出口流速计算的雷诺数为3.68×105。通过流量比在0.20～0.80之间的变化来研究流量比对流场的影响。获得了射流泵对称面流场的速度矢量、轴心速度分布和轴向速度等值线图。结果表明:当射流泵的面积比确定后,射流泵内有限空间射流结构只与射流泵的流量比有关,流量比愈小,其轴心速度衰减得愈快,高速射流区愈短。测量结果为射流泵理论研究和优化设计提供可靠依据。