Estimating overland flow erosion capacity using unit stream power

Soil erosion caused by water flow is a complex problem. Both empirical and physically based approaches were used for the estimation of surface erosion rates. Their applications are mainly limited to experimental areas or laboratory studies. The maximum sediment concentration overland flow can carry is not considered in most of the existing surface erosion models. The lack of erosion capacity limitation may cause over estimations of sediment concentration. A correlation analysis is used in this study to determine significant factors that impact surface erosion capacity. The result shows that the unit stream power is the most dominant factor for overland flow erosion which is consistent with experimental data. A bounded regression formula is used to reflect the limits that sediment concentration cannot be less than zero nor greater than a maximum value. The coefficients used in the model are calibrated using published laboratory data. The computed results agree with laboratory data very well. A one dimensional overland flow diffusive wave model is used in conjunction with the developed soil erosion equation to simulate field experimental results. This study concludes that the non-linear regression method using unit stream power as the dominant factor performs well for estimating overland flow erosion capacity.     

利用涡旋定性分析弯曲河道的剥蚀和增生

观察发现弯曲河道的内堤会横向增生而外堤则渐渐被剥蚀。这一现象是由于河道转弯引发了横截面上产生一个次生旋流。尽管有数值模拟和野外测量来研究相应过程,笔者在这里用涡旋动力学进行简化的分析来清楚地解释次生旋流的起源。笔者阐明速度的垂向差异产生的涡旋会保持旋度守恒从而在下游产生一个河道向旋度分量。这一新的旋度分量产生了横截面上的次生旋流。分析表明涡旋提供了一个有效工具来研究流动和剥蚀问题。     

不同沙源供给条件下砾石床面的风沙流结构与蚀积量变化风洞实验研究

通过对不同沙源供给条件下各种砾石床面的风沙流结构、床面风蚀及堆积沙量变化的风洞实验,结果表明,风沙流结构是判断戈壁风沙流饱和与不饱和的一个重要途径,不同的戈壁风沙流结构对床面输、阻沙特性具有不同的指示意义。近地表0～6 cm高度内的风沙流结构决定了床面的输、阻性质,而6 cm以上的风沙流结构反映了风力对沙物质的输送状况。沙源供给的丰富与否,决定了风沙流的饱和程度,以及风沙流在砾石床面产生的蚀积状况。同等风速条件下,饱和风沙流的输沙率是非饱和风沙流输沙率的2～8倍。在饱和风沙流情形下,床面过程总体以积沙为主,且随风力的增强,床面积沙量急剧增加。在不饱和风沙流情形下,砾石床面总体以风蚀和输送沙物质过程为主,风沙流结构在0～2 cm高度内反映出砾石床面具有明显的阻沙功能,在2～5 cm高度上出现最大输沙值。     

黄海气旋数值模拟的可视化

对一次黄海气旋数值模拟进行了可视化研究, 给出了气旋云系、锋面、流场、涡度场的立体图像, 展示了可视化软件Live View在数值模拟研究中有广阔的应用前景.     

阿勒泰地区一次特大暴雪天气分析

对１９９６年１２月２６～３０日阿勒泰地区特大暴雪天气的分析表明,高空急流耦合的次级环流的加强了暴雪区的上升运动,低空急流为暴雪天气输送和集中了充分的水汽,深厚的上升运动和较强的位势不稳定是暴雪天气产生的动力学条件。     

黑河干流洪水预报模型研究

黑河干流上游区水文站点稀少,区间部分支流洪水过程无法控制,中游区河流沿程大量引水灌溉、取水口甚多用水量无法获得,使得以水量平衡原理为基础的洪水演算方法难以应用。针对上述情况,笔者应用系统水文模型理论并对其进行了改进。通过引入系统存贮变量,建立了一个新的黑河干流洪水预报模型-河道洪水演算模型。经1996年,1998年两次特大洪水试报检验,结果表明该模型的预报精度较高,对黑河干流防洪减灾、水利工程科学管理以及水资源优化配置具有重要的作用。     

黄河下游河床纵剖面形态及其地文学意义

本文通过河床比降和凹度两个指标,研究黄河下游河床纵剖面形态的自动调整作用,结果发现比降和下凹度多年平均值分别为1.28和1.35,偏离均值为1～2%,变化很小,说明黄河下游河床纵剖面以近于平行抬升的形态调整,标志着河道已进入了老年期发育阶段。对于研究河道发育史和老年期河道的特点,以及在治河上均有重要的理论和现实意义