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.     

基于碎屑锆石的黄土高原—毛乌素交界区石峁黄土粉尘物源估算*

对于黄土高原粉尘物质的来源以及沙漠和河流对粉尘的贡献,仍未达成一致的认识。本研究以毛乌素东神木市石峁剖面为研究对象,利用碎屑锆石年龄谱,对末次冰消期以来的风成粉尘堆积和河流沉积物展开源区分析,并使用逆蒙特卡罗模型进行物源的定量计算。结果显示,粒径分布和阴极发光(CL)图像显示石峁黄土为典型风成沉积。其粗颗粒碎屑锆石(>40 μm)年龄峰值集中在190~300 Ma、300~600 Ma、1700~1900 Ma和2300~2600 Ma,年龄谱显示近源(局地基岩碎屑)、中源(黄河河沙)和远源(阿拉善地区沙漠)均有贡献; 定量计算表明,三者分别贡献71%、21%和8%的风成粗颗粒。中、近源中,黄河及其支流侵蚀基岩后搬运沉积的漫滩物质成为粉尘输移的中转站,为黄土的形成提供了主要的物源。光释光测年结果表明,石峁剖面河流沉积物及其上覆的黄土物质分别形成于倒数第2次冰消期和末次冰消期,两者之间的沉积间断可能指示了末次冰期至冰消期的侵蚀事件,导致了河滩物质暴露,从而形成了潜在的局地尘源。这些结果表明,包括黄河干支流在内的河流系统对黄土粉尘有重要的物源贡献。     

非均匀风沙起动规律研究

文章将非均匀沙水流起动研究方法中采用的暴露度的概念引入到天然风沙起动的研究中, 对暴露度的统计规律进行了分析。利用风沙颗粒起动时力矩平衡的条件, 建立了天然风沙起动公式, 用风洞试验资料进行了验证。计算结果表明, 在非均匀沙起动粒径与平均粒径相当的条件下, 混合沙的起动风速较小的结论, 与实际情况相符。说明在天然风沙起动研究中采用暴露度来反映风沙不均匀性对起动的影响是合理的。     

无粘性泥沙起动条件对比研究

从泥沙起动的已有研究成果出发,推导出常见的3种泥沙起动条件的转换关系.利用这些关系,将国内外现有的几十种泥沙起动条件进行了统一,可得各种公式的K值一般在337～786之间.为合理选用起动公式提供了依据.在此基础上,用韩其为1965年在岷江五通桥茫溪河进行的卵石起动的野外水槽试验资料与一部分经典公式计算结果进行了对比研究.为岷江都江堰河段合理选用卵石起动公式提供了依据.     

基于等效粒径的无粘性泥沙起动条件对比研究

通过将等效粒径引入非均匀沙起动条件表达式,得到了基于等效粒径的非均匀沙起动条件统一表达式,并从反映泥沙的非均匀性引起的荫蔽(暴露)作用与分选作用角度对当前有一定影响的非均匀沙起动条件的等效粒径表达式进行了对比研究。结果表明,各家公式都能够反映泥沙的非均匀性引起的荫蔽(暴露)作用,较粗泥沙颗粒的等效粒径小于其自身粒径,容易起动,较细泥沙颗粒的等效粒径大于其自身粒径,较难起动。但是不同公式之间还是有一定的差异,主要反映在细颗粒的荫蔽作用方面。不同公式区分非均匀沙颗粒间荫蔽(暴露)作用的特征粒径是不同的。韩其为、张启卫、刘兴年公式能较好的反映泥沙起动时的分选作用。对于细颗粒泥沙而言,Egiazaroff、Hayashi与秦荣昱公式在冲刷时体现由于床沙粒径不同而产生的分选作用相对较差。     

基于单颗粒受力的均匀推移质颗粒对流和扩散特征

为揭示均匀推移质颗粒对流和扩散特性的控制因素,建立了间歇郎之万方程模型。该模型可在单颗粒尺度充分考虑颗粒的受力特性,模拟颗粒随机、间歇运动过程。通过该模型引入不同的停时分布,对模拟的大量单颗粒运动过程进行统计,从而研究均匀颗粒在大的时空尺度上的对流和扩散特征。结果表明,对于均匀颗粒,受颗粒速度分布的窄尾性限制,即便单步步长是长尾分布,也不一定产生超扩散,扩散特性由停时分布的尾部特征决定,不同分布的停时可导致欠扩散、超扩散和正常扩散。进一步与已有的、复杂程度不同的随机模型进行对比,表明忽略单步时间将影响颗粒的扩散(二阶)特性,但不影响颗粒的对流(一阶)特性,类似地可以推广到更普遍规律,即所研究随机发生的统计矩阶数越高,需要的模型越复杂。