持续冲刷期内黄河下游河床演变特点分析

基于2006年10月至2018年11月黄河下游12个典型断面观测数据,通过分析断面主槽平滩形态特征参数变化率及深泓线和主槽中心线的摆动强度,探讨了持续冲刷期内下游河床的调整变化过程及特点。结果表明:黄河下游断面形态调整表现出既有横向展宽又有冲深下切或淤高态势;河床平面摆动促进了断面主槽形态调整,河相系数变化率与深泓线和主槽中心线摆动强度均成正相关关系;来水来沙条件是主槽形态改变的主要驱动力,且可引起局部河段深泓线摆动强度增大。通过调整小浪底水库的运行模式及布设控导工程可进一步塑造并维持稳定的黄河下游中水河槽。     

黄河下游丁坝坝头局部冲刷深度计算方法初探

根据泥沙起动平衡理论，导出了丁坝坝头局部冲刷深度计算公式，并用黄河下游原型观测资料和室内试验资料对公式进行了验证。该公式考虑了河床组成的粘结力和重力两种不同性质的抗冲作用，并采用黄河实测资料对综合系数进行率定。     

黄河下游桥渡冲刷计算问题探讨

对现行规范推荐公式用于黄河下游桥渡冲刷计算存在的问题进行了探讨.结果表明:现行规范推荐的桥渡冲刷公式存在理论基础薄弱、适应性差等缺陷;进行非黏性土河床桥渡一般冲刷计算时,参量选取的任意性或人为性较大,受初始断面形态尤其是河槽最大水深的影响过大,不能反映水流泥沙条件变化对桥渡冲刷的影响,甚至不考虑河床组成的影响;进行非黏性土河床桥渡局部冲刷深度计算时,选用的泥沙起动流速公式使计算的桥墩局部冲刷深度偏大较多,且在概念上反映不出一般冲刷与局部冲刷的关联影响;采用黏性土河床桥渡冲刷公式计算时,因液性指数取值的人为性很大,故使计算的冲刷深度变化较大.为克服现行规范推荐公式的局限性,建议引用由输沙平衡原理建立的最大冲刷水深公式及黄河桥渡冲刷公式进行复核计算,并采用模型试验等手段进行验证.     

小浪底水库下泄清水期黄河下游冲刷效果分析

对1960年11月～1962年10月三门峡水库下泄清水期和1999年11月～2004年10月小浪底水库下泄清水期黄河下游的冲刷效果进行了分析,结果表明:①三门峡与小浪底水库下泄清水期,进入下游河道的总水量差别不大,利津站输沙率的差别也不大;②小浪底水库下泄清水期的相对冲刷效果优于三门峡水库下泄清水期的相对冲刷效果,这与小浪底水库调水调沙和河口演变引起的溯源冲刷关系密切;③艾山以上花园口、夹河滩、高村和孙口站两个下泄清水期的水位下降值差别不大,泺口和利津站在小浪底水库下泄清水期的水位下降值明显大于三门峡水库下泄清水期的水位下降值.     

黄河下游河床演变规律及对接冲刷分析

在总结以往经验和成果的基础上,指出黄河下游河床演变遵循着溯源冲刷与溯源淤积、沿程冲刷与沿程淤积两类基本的矛盾运动规律,演绎出河道淤积、河道冲刷以及冲淤动态平衡3类结果;黄河下游河床不断抬升的根源在于溯源淤积和沿程淤积的共同作用.据此,提出了沿程冲刷和溯源冲刷对接的基本原理,并以艾山断面为例,对对接冲刷动力注入点的布局及其动力源进行了系统分析.     

冲刷条件下桩基础水平承载特性非线性分析

水域环境中的桩基础面临水流冲刷的威胁,水流冲刷将会引起基桩周围土体的流失,【目的】为研究冲刷对桩基础水平承载特性的影响,建立冲刷条件下桩基础水平承载特性简化分析方法。【方法】首先构建了桩周土体整体冲刷条件下的p-y曲线模型;然后基于p-y曲线法,采用有限差分法建立了冲刷条件下水平受荷桩非线性简化分析方法,对不同桩径、不同冲刷深度条件下桩基础水平承载特性进行计算分析,并与有限元结果对比验证了简化方法的正确性。【结果】结果显示：随着冲刷深度的增大,水平受荷桩的侧向刚度和水平承载力逐渐降低;相同水平荷载下随着冲刷深度的增加,桩顶水平位移和桩身最大弯矩逐渐增大,并且桩身最大弯矩所处位置逐渐向下移动。【结论】结果表明：水流冲刷引起基桩周围土体的流失将会对基桩水平承载特性产生显著影响,上述简化方法可为冲刷条件下水平受荷桩基的设计提供理论分析工具。     

阶梯溢洪道水力特性及下游冲刷三维数值模拟

基于VOF法的RNG k-ε双方程紊流数学模型,对阶梯溢洪道水流压强特性及下游局部冲刷坑的形态和发展进行了三维数值模拟.结果 表明:数值模拟结果与试验值吻合良好;台阶面流速沿着台阶凸角的连线形成一个伪底,流速与坡面近似平行,各个台阶与主流之间存在一个三角形空腔,形成顺时针旋转的漩涡.漩涡中心速度趋近于零,向外逐渐增...     

黄河下游不同粒径泥沙冲淤特性分析

根据黄河实测资料，综合分析了黄河下游不同粒径泥沙冲淤特性。研究表明，粒径大于０．０５ｍｍ的粗颗粒泥沙是造成下游游积的主要根源，多年平均来沙量为２．６亿ｔ，约占全沙来沙量的２３％，而下游汛期粗沙淤积量却占总淤积量的５５％。另外还分析了各级流量下不同粒长泥潲的变化，并提出了输细沙（ｄ〈０．０２５ｍｍ），中沙（０．０２５ｍｍ≤ｄ〈０．０５ｍｍ）、粗沙（ｄ〉０．０５ｍｍ）的适宜流量分别为１０００－３０００     

黄河下游陈屯引黄闸闸基工程地质特性探讨

根据正在改建的黄河下游陈屯引黄闸工程的地层结构，对闸基的水文地质条件、土承载力、土液化、渗透变形、抗滑稳定、沉降、基础方案、基坑开挖及排水等问题进行探讨。     

2000—2013年黄河下游河道冲淤变化分析

为了给黄河下游河道整治及滩区治理提供参考,利用实测资料对2000—2013年的黄河下游冲淤特点进行了分析,结果表明:1黄河下游全断面累计冲刷17.162亿m3,冲刷最大年份为2003年;2冲刷在纵向上的分布极不均匀,夹河滩以上河段冲刷面积超过了4 000 m2,而艾山以下河段不到1 000 m2;3同流量水位降幅上大下小,流量为3 000 m3/s时水位降幅为1.33~2.58 m,其中高村以上河段超过2 m、利津河段为1.33 m;4下游河道主槽排洪能力显著增强。     

黄河下游堤防土体抗冲特性试验研究

对不同抗冲条件下黄河下游堤防土体的冲刷特性及影响因素进行了试验研究。结果表明:土体冲刷量的变化受流速、土质的影响较大,密度对冲刷量的变化也有一定影响;随着冲刷时间的延长,土体颗粒级配发生明显的变化,较细的颗粒先被冲走,冲出土体的黏粒含量逐渐降低,平均粒径逐渐增大;流速和密度对黏粒含量和平均粒径的变化影响最为显著,土质次之,试样厚度影响最小。     

黄河下游黏性泥沙的冲刷速率研究

由于黄河下游河床中黏性泥沙与非黏性泥沙的抗冲性明显不同,导致黄河下游河势畸形、河岸坍塌等现象频发。选取黄河下游花园口附近河床中3种不同颗粒级配黏性泥沙进行抗冲刷试验,建立不同淤积固结状态下黏性泥沙冲刷速率与相对剩余切应力的关系,分析黏性泥沙干密度、中值粒径对冲刷速率、冲刷系数、能量指数的影响。结果表明:对于不同颗粒级配的黏性泥沙来说,其冲刷系数随着干密度的增大而减小;能量指数随着干密度的增大而增大;能量指数与相对剩余切应力近似成2次方关系;泥沙中值粒径在6.1～804.0μm范围内时,冲刷系数随中值粒径的增大呈现出先增大后减小的趋势;能量指数随中值粒径的增大呈现出先减小后增大的趋势。     

黄河下游河道冲淤模型的构建与验证

针对黄河下游现状宽河治理和防护堤窄河治理两种模式,构建一维非恒定水沙数学模型,根据黄河含沙量高、水沙搭配多样、地形边界复杂等特点,甄选适用于模型构建的水流挟沙力、挟沙力级配、泥沙恢复饱和系数、动床阻力、床沙级配等计算公式。根据计算长系列年水沙条件,提出了计算出口边界的动态修正方法。采用黄河下游1976—2010年实测水沙、级配及断面法冲淤量对模型进行了验证,验证结果能够反映整个系列洪水在黄河下游的冲淤变化规律,计算精度满足生产需要。     

黄河下游"04·8"洪水输沙特性与冲淤分析

对黄河下游“04.8”洪水的输沙特性与冲淤情况进行了分析,并与2004年各场洪水的水位流量和平均河底高程的变化情况进行了对比,结果表明:①“04.8”洪水进入下游的沙量为1.4亿t,它在黄河下游河道的总淤积量在0.06亿~0.14亿t之间,河道排沙比达91%~96%,河道输沙能力很强,对黄河下游河道淤积的影响很小;②比较“04.8”洪水和2004年前几场洪水的同流量水位,除了孙口站的同流量水位和2004年调水调沙时的第一场洪水相近外,其他水文站的同流量水位均显著低于前几次洪水的同流量水位,说明“04.8”洪水对黄河下游河道的过流能力没有产生不利影响;③“04.8”洪水沙峰附近同流量水位表现低的原因,主要是高含沙洪水期间河槽发生了剧烈冲刷;④在平均流量2 000m3/s左右,黄河下游河道对小浪底水库异重流排沙具有很高的输沙能力。     

大连海域单桩基础冲刷特征及防冲刷措施

针对大连某海上风电场项目大直径单桩基础冲刷防护施工技术研究,采用多波束测量方法,对24台风机基础进行监测,结果显示距风机中心半径21 m范围内,最大坑深度为0.77～1.93 m,平均冲刷量为113 m³,最大252 m³。基于冲刷监测结果,提出采用袋装砂回填方法,通过铺排船进行施工,采取由内向外分层分段式的抛填方案,有效解决了风电场大直径单桩基础冲刷问题。     

黄河下游复式河槽比降特性

以高村(四)站为例,采用险工、水位站和水文站的水位观测资料,分析了黄河下游复式河槽的比降特性。结果表明:①大水时表层水流顶冲凹岸导致观测比降偏大,对于50～100 km的长河段,主槽平均水面比降、滩地平均水面比降与流量的相关性良好;②高村(四)站发生漫滩大洪水时,观测比降均值主槽平均水面比降均值滩地平均水面比降均值;③特大洪水漫滩时,洪水过程坦化,观测比降、主槽平均水面比降、滩地平均水面比降等反而变小;④滩地横比降的存在加大了防洪难度。     

黄河下游河道横断面的若干特点

探讨了黄河下游不同河段断面水力几何形态及断面形态特征参数之间的相互关系与变化特点,认为:①游荡型河段河宽随流量的增大而增大,但水深与流量之间没有相关关系,河相系数也随流量的增大而增大,面积的增加主要是通过河宽的增加来实现的,面积与水深之间没有相关关系,而平均水深随河宽的增加具有减小的趋势;②蜿蜒型河段在水流达到满槽河宽之前,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段相似,在水流达到满槽河宽之后,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段的断面极为不同;③过渡型河段断面特征参数的变化既具有游荡型河段的断面特征,又具有弯曲型河段的断面特征,但在1965~1974年的集中整治后,变为弯曲型河段的断面参数变化特征;④研究黄河下游河道输沙及河床演变时,必须注意到不同河段断面形态的显著区别,特别是蜿蜒型河段的断面形态在满槽河宽前后的显著区别。