三水站应用部分流量权重推求断面平均含沙量的探讨

随着水文测验技术的发展,ADCP测流作为一种先进的测验方法被大量应用。为此,结合三水站的实际测验情况,通过大量的资料计算分析,结果表明:在三水站采用部分流量权重法来推算断面平均含沙量是可行的,其成果对相关水文站和巡测工作的开展有一定的借鉴意义。     

悬移质含沙量沿垂线分布公式的简化

利用数学变换，提出用平均含沙量表示的悬移质含沙量沿垂线分布公式，公式结构简单，在引水入流挟沙力公式后，得到在既不知道河底某一点含沙量，也不知道垂线平均含沙量的情况下，可以借助公式求得垂线上任一点的含沙量。     

悬移质垂线平均含沙量表述方法的探讨

悬移质垂线平均台沙量有多种表述方法,根据实际工作的需要本文仅对流量法垂线平均含沙量和面积法垂线平均含沙量进行探讨,本文阐述了两种垂线平均含沙量之同的关系,指出面积平均含沙量要大于流量平均舍沙量,含沙量及流速分布越不均匀,两者差别就越大,解决了在实际工作中对两者发生的混淆.     

垂线平均含沙量两种表述方法之比较

表达沿垂线平均含沙量的方法通常有流量法与面积法两种，但在实际运用中常发生混淆。本文讨论了两种垂线平均含沙量之间的关系，指出面积平均含沙量需要大于流量平均含沙量。含沙量及流速分布越不均匀，两者差别就越大，当悬浮指标２≤０．３时两者相差不到１０％，最后还对两种垂线平均含沙量的应用作了初步搪塞。     

用测点含沙量推求断面平均含沙量的方法探讨

在悬移质输沙率的测验中,除全断面混合法外,都需要同步施测流速和流量,这样不仅给悬移质输沙率的施测带来很大的难度,而且还大大地增加了水文测验的运行成本.结合水文测验的效益,在新仪器的应用下,悬移质输沙率的施测方法需要改进.针对垂线平均含沙量计算时,需要测点位置的流速;断面平均含沙量计算时,需要推求部分流量,采用原理分析与相关关系法,对测点位置的流速进行了分析计算,得流速权重系数,并用部分面积与部分流量的关系,解决了部分流量的权重系数.即:解决了悬移质输沙率测验时,同时施测流速和流量的麻烦,利用测点含沙量直接推求断面平均含沙量,进而计算出输沙率.经实测资料检验,计算误差均符合<河流悬移质泥沙测验规范>的精度要求.     

悬移质分组含沙量垂线分布计算

以张红武、赵连军等人的含沙量沿垂线分布公式、悬沙平均粒径与中值粒径沿垂线分布公式及泥沙级配计算公式为基础,提出了悬移质泥沙分组合沙量沿垂线分布的计算方法,并对其合理性进行了分析.结果表明,该计算方法计算的悬移质分组合沙量与实测结果吻合较好.     

河流悬沙垂线平均含沙量的研究

根据悬沙取样器放不到河底所产生的含沙量测验误差,从理论上得出了随着取样器放到河底下限距离的增加,测得的垂线平均含沙量的变化规律是逐渐增大到极值,然后变小,到某一位置等于真实的全垂线含沙量,实测资料证明了这一点。文中给出了控制测验误差的方法。     

借用相邻测次部分流量权重推算断面平均含沙量的方法及误差分析

该文介绍借用相邻测次流量的部分流量权重推算断面平均含沙量的方法,并采用该方法推算的成果对个站的全年输沙率资料及主要河流控制站的部分输沙率资料进行了误差分析,其精度可达到输沙率测验要求。     

悬移质含沙量沿垂线分布的探讨

在前人研究成果的基础上，洞用Ｅ．Ｍ．Ｌａｕｒｓｅｎ的研究途径，首先建立了泥沙平均紊动扩莠系数的表达式；进而求解二度、均匀、冲淤平衡条件下的泥沙扩散方程，并猓上应的含沙量沿垂线分布公式；采用较多实测资料对对所获公式进行的分析表明，公式具有一定的实用价值。     

计算分析法确定悬移质单沙取样垂线位置

对于悬移质单沙取样垂线位置的确定,通常是选取几次能代表各级水位、各级含沙量的输沙率资料,绘制垂线平均含沙量与断面平均含沙量比值的横向分布图,在图上选择其值最为集中,且等于1处,作为悬移质单沙取样垂线位置。有的站断面含沙量分布较均匀,或在某个区域分布较均匀,其集中的垂线在所设垂线中会有多条出现,仅凭肉眼在图上难以准确找出比值最集中而且在1附近的垂线。文中对这个问题加以探讨,并推荐一种分析的方法。     

Effect of the Three Gorges Reservoir on vertical distribution of suspended sediment concentration and estimation accuracy of depth-average concentration in downstream reaches

The sediment regime in the middle Yangtze River has been significantly changed from quasi-equilibrium to nonequilibrium since the impoundment of the Three Georges Reservoir (TGR). To understand the effects of the TGR on vertical distribution of suspended sediment concentration (SSC) and estimation accuracy of mean concentration, vertical sediment concentration and flow velocity data at the Shashi and Jianli hydrological stations in the reach before and after the impoundment were collected. Comparisons and analysis of vertical profiles of SSC before and after the TGR impoundment show that after the impoundment of the TGR, due to the coarsening of sediment particle size, the reduction in sediment load, and the significant decrease in sediment saturation, the vertical distribution of SSC in the downstream reaches became more uneven under medium and low water flows, which was reflected in the vertical gradient and the fluctuation degree of SSC significantly increased. In addition, the depth-average sediment concentrations were calculated by the selected-point method and the mean values calculated by the “multi-point method” were regarded as the “true mean” to evaluate the accuracy of the mean value calculated by the “few-point method.” It was found that the relative errors for the selected-point method were mainly positive before impoundment but mainly negative after impoundment. Additionally, the correction factors of one-point, two-point, and three-point methods and the position of the near-bed substituted point for the five-point method were given to reduce the error when the point measurements were used to calculate the depth-average sediment concentration in the downstream reaches.     

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料，利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布，并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析。结果表明，计算值与实测值较为吻合。     

破碎波作用下粉沙悬移质浓度垂向分布的实验研究

通过水槽实验对破碎波作用下驴驹河粉沙和黄骅粉沙悬沙浓度的沿程分布和垂向分布进行了研究,并对实验现象进行了初步分析。实验中发现:在波浪破碎前近底有高浓度含沙水体层,而在波浪破碎后高浓度含沙水体层消失;断面平均悬沙浓度在破碎点附近达到最大,在破碎点前,断面平均悬沙浓度沿程增大,而在破碎点后,断面平均悬沙浓度沿程减小;在波浪破碎前附近,上层水体紊动较强,从而悬起比平坡情况下更多的泥沙,使悬沙浓度不但在下层水体高,而且在上层水体也较高,因此在计算泥沙输移时,应对此更加注重。     

湍流中泥沙垂线分布的力学解释

作者从泥沙垂向动量交换出发，分析了泥沙在紊流中由于湍流脉动产生的升力效应，并综合考察了非湍流脉动原因存在的升力以及在不同浓度下含沙水流中泥沙受到的有效重力，得到了基于力学角度的泥沙浓度垂线分布的关系式。在此基础上，通过对床面粗糙度、泥沙粒径和含沙量等影响泥沙浓度垂线分布有关因素的分析，探讨了挟沙水流中两种不同浓度分布类型产生以及转化的原因，并结合具体的试验资料对泥沙浓度垂线分布形态时行了计算和验证，取得了较好的结果。     

水流作用下的悬沙垂向扩散系数

利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波-流-泥沙变坡水槽,进行系列二维均匀流平衡输沙情况下悬沙扩散特性研究实验.根据实验数据,计算不同水流情况下的悬沙浓度垂向分布,确定悬沙垂向扩散系数及它的垂向分布.所得结果表明悬沙垂向扩散系数与水流扩散系数成正比,其比例系数正比例于摩阻流速;悬沙扩散系数的垂向分布可用抛物线来描述.     

江苏辐射沙洲陈家坞槽悬沙变化过程及垂线分布资料分析

本文对辐射沙洲陈家坞槽14号站位连续2个潮次的水文、泥沙测量资料进行了分析研究,论述了在非恒定流作用下泥沙的悬浮与沉降过程。定量分析了重力作用与紊动作用对含沙量和床面变形率的影响关系。对水体悬沙的垂线分布进行了拟合,给出了对数拟合关系式,并对该关系式进行了讨论和验证,初步明确了陈家坞槽主槽的悬沙垂线分布基本特征。     

细颗粒悬沙浓度分布的影响因素分析

从颗粒运动的PDF(概率密度分布函数)输运方程出发建立颗粒相的质量、动量和脉动速度二阶矩方程。对明渠二维恒定均匀流，利用垂向动量方程导出了修正的泥沙扩散方程，表明颗粒脉动强度梯度、升力、有效重力和紊动扩散都影响悬沙运动。理论和数值分析了细颗粒泥沙的密度、粒径、浓度，挟沙水流的水深和剪切流速等因素对泥沙扩散系数和浓度分布形状的影响，并定量分析了细颗粒试验资料，表明传统扩散方程在粒径、剪切流速相对较大、水深和水沙密度比较小的流动中存在较大误差，需要修正。     

波浪作用下悬沙浓度垂线分布的研究

根据波浪作用下的泥沙悬浮机理,即影响泥沙悬浮的主要因素从近床面的紊动扩散逐渐过渡到自由表面的波动水质点周期运动,提出了全水深悬沙扩散系数的表达式,建立了悬沙垂向时均浓度分布的显式解析模型,并进一步讨论了参考含沙量和床面摩阻系数的合理取值。计算值与测量值的比较表明,该浓度分布模型与不同尺度的水槽实验数据吻合较好。     

含沙量预报方法探讨

黄河的泥沙问题一直都是黄河治理的重点。进行含沙量预报将为一些治理黄河的措施提供技术支持。由于影响黄河含沙量的因素众多,预报技术难度大,至今没有可用的预报方案,可以说这在黄河上乃至其它河流都是空白。本文就现有的预报方法(输沙单位线法、响应函数法、神经网络法、水力学法),分析其影响因素和优缺点。就今后含沙量预报方法应努力的方向给出建议。     

长江河口悬沙浓度变化特征分析

2003年2、7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文观测,本文以此次观测资料为基础,采用数理统计、水文学等方法以江阴-南通-徐六泾-南支-南港-南槽(北槽)的格局对长江河口悬沙浓度的时空变化特征进行了分析研究。分析结果表明:(1)徐六泾节点至江阴潮流界河段主要受径流影响,悬沙浓度比较稳定,而在徐六泾以下多级分汊区段,由于各汊道的分流比等因素的不同,悬沙浓度的分布也存在着差异;(2)悬沙浓度受径流、潮流作用影响具有明显的季节变化,潮周期变化;(3)涨、落潮悬沙浓度大小与流速大小密切相关,但存在着一定的滞后性;(4)单宽输沙量在时空上存在着复杂的变化;(5)在长江口南北槽拦门沙最大浑浊带中,泥沙的再悬浮过程比其他河段复杂多变,同时也存在着一定的规律性、周期性。