引航道水沙运动数值模拟初探

本文根据已建工程引航道船闸运用期间水沙运动规律的研究成果,建立并验证了引航道泥沙数学模型.在此基础上,针对引航道存在的碍航问题,对消弱水位波动及减少淤积两个问题进行了初步探讨,以期为已建工程改善通航条件及水利枢纽引航道设计提供参考依据.     

大中流域长系列径流泥沙模拟

根据治理与尺度对黄土地区产流模式的影响，将径流成份分为地面径流和地面以下径流，分别用超渗产流理论和地下水线性水库演算法加以模拟计算。通过坡面土壤颗粒的受力分析，运用泥沙运动力学基本理论和方法，推导出坡面土壤侵蚀量计算公式，从而建立了适用于长系列大中流域的产流产沙物理概念模型。率定后的模型应用于中大尺度的大理河流域水沙计算，效果良好。     

水沙模拟系列试验二次延伸法

挟沙水流的模拟有时会因相似要求难于满足而无法实现,本文提出的系列试验二次延伸法为解决这个问题提供了一条出路.系列试验二次延伸法的要点是:1.按照模型相似律设计一模型,但试验中不要求全部因素的模型量都满足设计的模型量;2.以设计的模型(称虚设模型)作为模拟的对象,以不满足相似要求的因素的量值为系列,进行系列试验;3.试验结果先按指数关系延伸到虚设模型,再按模型相似律延伸到原体.实践表明,本方法可避免常规模型要求全部满足水、沙相似所带来的困难,又克服了一般系列模型试验法需做一系列模型所产生的诸多弊端,是实现水、沙模型试验的一个经济、有效的方法.     

基于HEC-HMS模型的小流域水文模拟研究

本文将半分布式水文模型HEC-HMS应用到滁河的黄栗树子流域,对5场日径流过程进行模拟,分析HEC-HMS模型在小流域水文模拟上的适用性。结果表明:HEC-HMS模型计算功能强大,部分参数能直接反映流域的具体特性,预报的径流深均在许可误差范围内,具有较好的模拟效果,研究结果对中小河流等小流域应对突发洪水的“四预”智慧水利建设具有重要参考价值和借鉴意义。     

黄土高原地区小尺度分布式水文模型研究

结合黄土高原的实际情况，提出了一个适用于干旱半干旱地区的基于栅格的较小尺度的连续计算分布式水文模（THIHMs—SW），并在岔巴沟小流域进行了验证应用。结果表明：模型能够较好地反映小流域尺度内时空变异性；模型中的大多数参数具有物理意义，需要率定的参数较少；模拟计算内容丰富，计算得出的信息全面；模型对黄土高原正在开展的水土保持生态建设具有重大的现实意义。同时，模型中预留了水力侵蚀及重力侵蚀产沙模块，以便在以后的研究工作中实现水沙的耦合计算，建立适用于黄土高原的产水产沙及水沙输送模型。     

新疆叶尔羌河中游河段水沙运动的数值模拟

采用有限元法离散二维模型方程建立了新疆叶尔羌河中游河段水沙运动的平面二维数学模型,对常微分方程系数矩阵运用质量集中原则近似处理,而后采用"预报一校正一迭代"的差分计算格式求解常微分方程组,该计算过程稳定性较好、效率较高.在动边界问题上.引入虚拟水深处理后,可以保证数值计算的连续性.用该模型对叶尔羌河中游河段的水沙运动进行数值模拟,并把计算结果同实测值进行了对比验证,结果吻合良好.     

黄河下游平面二维水沙运动模拟的有限元方法

本文以水流和泥沙运动规律的研究成果为基础，建立了平面二维水沙模型。用有限元方法导出了本模型的离散方程式，用质量集中和预估校正法处理，迭代求解方程组。     

基于不同数学模型对某弯道式渠首水沙运动的数值模拟对比研究

以新疆某弯道式渠首为研究对象,分别采用CCHE和Fluent建立数学模型,对该渠首水沙运动规律进行数值模拟研究,并将模拟数据与物理模型试验结果进行比较分析。研究结果表明:两种数值模型的计算结果与物理模型结果吻合都较好,但与Fluent模型相比,在水流流态方面,CCHE模型能更准确地反映弯道下段自由水面的横比降现象;在泥沙横向淤积方面,CCHE模型可充分体现环流作用下泥沙冲淤效果;在计算用时方面,CCHE模型也明显耗时更少,证明CCHE模型能够更高效、更准确地模拟预测弯道水沙运动。     

宁夏沙坡头河段二维水沙运动数值模拟研究

以沙坡头河段水沙运动为研究对象,利用平面二维水沙运动数学模型,采用非结构网格对模拟区域进行网格划分,以有限体积法为工具对水库的水沙运动进行了数值模拟.流速、河底高程模拟值与实测值的比较表明,所建立的平面二维水沙模型能够较为精确模拟沙坡头库区二维水沙运动,所采用的非结构网格有限体积法是适用的.研究结果为进一步研究水库的泥沙淤积规律奠定了基础,对水库的高效运行具有一定的参考价值.     

黄土丘陵沟壑区沟道的水沙运动模拟

黄土高原支离破碎,沟壑纵横,是黄河流域的主要泥沙源区.为模拟与预测全流域的水沙运动过程,需要建立流域水沙运动模拟模型.为使模型的建立符合实际的物理图景,将流域分为坡面与沟道两大系统,在坡面上建立产流与侵蚀产沙模型,在沟道系统内建立水沙运动模型.根据沟道无实测断面资料的实际情况,本文改进了以扩散波方法为基础的水流演进模型,并在此基础上应用不平衡输沙理论计算泥沙输移,提供了黄土丘陵沟壑区沟道系统水沙运动模拟的一种模式.对于沟道水流挟沙力的计算,验证对比了常用于黄河干流的张红武公式和专为泥沙源区建立的费祥俊公式.最后,作为例子给出了方法在小流域中的应用.     

黄土高原小流域实体模型建设

根据黄土高原治理实践、水土保持科技发展及黄河原型规律深化研究的要求，黄土高原小流域实体模型建设包括“室内模型”和“野外原型观测试验区”两大部分。“野外原型观测试验区”用于水土流失规律、措施布设方案研究等；“室内模型”的主要功能为：①模拟大到暴雨；②同时模拟坡面侵蚀过程和沟道侵蚀过程；③可用于优化沟道坝系设计方案的研究；④模拟各种水土保持措施。黄土高原小流域实体模型研究的主要内容为：①坝系建设关键技术；②不同治理措施组合的蓄洪减淤作用机理与应用；③土壤侵蚀规律与机理。     

黄土高原小流域坝系建设研究

小流域坝系建设是黄土高原地区最有效和富有特色的水土保持措施。在对40多条建设基础较好的典型小流域坝系进行调查总结，并对近300条小流域坝系(工程建设和初步规划情况)的布坝密度、大中小型淤地坝配置比例、治沟骨干工程平均控制面积等进行统计分析的基础上，对黄土高原小流域坝系的布局、规模、结构、建坝顺序、建成时间间隔等进行了探讨。     

黄土高原沟壑区沟道提取时阈值范围的研究

沟道是水文信息的基础要素,准确地提取流域中沟道信息,是水文模型的构建、流域的划分等的必要条件。目前提取沟道通常采用河网识别法,但在阈值的选择上,往往是根据不同的流域而确定,阈值的适用范围仅限于本流域。通过对黄土高原沟壑区的不同流域为例,分别选用不同分辨率的DEM,按不同阈值进行沟道提取,讨论了DEM的分辨率对沟道提取的影响,得到适用于黄土高原沟壑区提取沟道的合理阈值范围,最后根据实际沟壑密度对得到的阈值范围进行验证。研究结果表明,黄土高原沟壑区,不同流域提取的沟道,其沟壑密度具有一定的相似性。     

黄土丘陵沟壑区第五副区产沙机制初步分析

黄土丘陵沟壑区第五副区主要分布在黄土高原西北部,是黄河流域的主要产沙区之一。通过实地调查,结合下垫面、降雨和水文实测数据,本文分析了该区泥沙来源、产沙特点及其影响因素,揭示了该区的产沙机制。实地调查表明,黄土丘陵沟壑区第五副区大体是黄土丘陵和黄土台塬的结合产物,地表光滑的黄土丘陵群包围着一片黄土盆地或阶地是其地形特点,土壤疏松、植被稀疏是其地貌特点,雨量和雨强小、蒸发强是其气候特点。该区泥沙不仅产自周边丘陵,且相当部分来自中部盆地的河(沟)岸崩塌或滑坡,是黄土高原河沟侵蚀最剧烈的地方,有些河流的河沟产沙占比甚至高达2/3;从支毛沟,到干沟和河道,随着汇入水量的增加,产沙强度逐级增大。周边丘陵所产洪水是河(沟)岸崩塌或滑坡的主要动力,其植被覆盖或梯田规模是影响产洪的关键因素。该区产洪能力偏低,但洪水的含沙量高、且很难显著降低。     

黄土高原地区淤地坝产权制度改革与可持续发展

在沟道中建淤地坝作为黄土高原地区最主要的水土保持工程措施之一，长期以来受工程投资所限，工程建设缓慢，已建工程利用和管护脱节，年久失修的病险坝大量增加。     

黄土高原半干旱区雨水资源化研究综述

雨水资源化是黄土高原半干旱区发展农业生产、提高土地生产力的最佳选择。简述了雨水收集技术、雨水储存技术、雨水净化技术和雨水灌溉技术,分析了雨水利用对水土保持和区域生态环境的影响。在雨水资源评价中,除对雨水资源的总量进行评价外,更重要的是对可开发利用的雨水资源潜力进行合理评价,确定合理的开发量。     

黄土高塬沟壑区沟头植物群落细根分布特征

为探明黄土高塬沟壑区沟头植物细根的分布特征,对植被恢复年限为3～35 a,优势植物种分别为猪毛蒿、铁杆蒿、白羊草,主要伴生植物分别为阿尔泰狗娃花、长芒草、达乌里胡枝子的17个具有典型性和代表性的沟头植物群落进行土壤取样,研究了细根平均直径、生物量、根长密度、比根长在0～70 cm土层的分布情况。结果表明:随着植被恢复年限的增加,植物细根平均直径逐渐减小,生物量、根长密度呈逐渐增大的趋势,比根长在恢复初期(3～8 a)增长缓慢、在恢复8～22 a期间显著增大、之后趋于稳定;随土层深度的增加,植物细根平均直径、生物量、根长密度、比根长逐渐减小,超过70%的细根分布在0～40 cm土层中。     

黄土高原地区淤地坝运行管理调查研究

淤地坝是黄土高原地区重要的水土保持工程措施，在治理水土流失、改善生态环境、减少人黄泥沙等方面发挥了巨大的作用。黄土高原地区淤地坝的运行管理模式分为：集体管理型、承包型、租赁型、股份合作型、拍卖型、经济实体管理型和乡(镇)水土保持站统一管理型等。通过对多种运行管理模式的介绍与评价，提出了今后的运行管理建议为：①因地制宜，分类指导；②多渠道筹集管护资金，全面落实管护责任；③研究制定运行管理办法，健全管理制度；④做好政策调研，尽快出台优惠政策；⑤加大技术指导和技术服务力度等。