黄河下游高含沙水流基本特性与输沙能力

采用理论研究和实测资料分析方法对黄河下游高含沙水流的基本特性进行了系统分析,得出黄河下游高含沙水流多属于两相非均质流,与一般含沙水流具有相同的运动规律的结论。采用达西阻力公式形式,给出了适用于黄河下游高含沙水流的悬移运动阻力坡降及推移运动阻力坡降计算方法。黄河下游高含沙水流经常处于不平衡输沙状态,这种不平衡输沙条件下的河段排沙比大小不能反映平衡输沙条件下的河段输沙能力。因此,探讨了河段纵坡J、横断面参数M及泥沙粗细组成对输沙能力的影响,给出了以河道形态参数表达的河道输沙能力关系。分别以花园口河段和艾山河段为代表分析了黄河下游上、下河段输沙能力大小的沿程变化,发现相同流量下,上段河道输沙能力为下段河道的1.3~1.4倍。本文成果对研究黄河下游高含沙洪水处理对策及水库调水调沙运用的效果具有一定理论意义和实际价值。     

坡面薄层流的数值模拟及在坡面流侵蚀研究中的应用

本文依据坡面薄层水流的动力波方程，由水沙动力学原理出发建立坡面细沟流侵蚀过程的模拟方法。采用动力波模式(一维非恒定流方程组)计算了坡度变化时不同细沟宽度下的细沟沟内流速，根据数值计算得到了细沟流动的Re数，以及相同净雨强和坡长下能够使细沟流速达到最大的坡度。依据泥沙运动力学的原理分析了这些结果在坡面流侵蚀过程中的意义。模拟结果表明，细沟扩宽过程对坡度和坡面表土临界起动流速的变化十分敏感。当细沟扩宽侵蚀在小区片蚀中占主要成分时，小区的片蚀总量常表现出与坡度和表层土使用方式的明显关系。     

泥石流模拟：Ⅱ一验证

根据中国科学院成都山地灾害与环境研究所刘希林和云南省地理研究所唐川所做的泥石流堆积模型实验．对论文(I)建立的泥石流流团模型进行了验证。文中首先介绍有关实验与计算的基本概况，然后分别根据不同的实验条件，应用数值模型计算泥石流的堆积范围，并对平面堆积形态进行分析。通过与实验结果的对比表明，计算与实测值符合较好，泥石流流团模型的正确性从而得以证实；     

粘性泥石流运动流速与流量计算

粘性泥石流作为最常见的一种泥石流，普遍存在于固体物质组成松散、降雨持续集中的陡峻山区。作者首先对现有的粘性泥石流运动速度的有关成果进行扼要评述。根据曼宁公式的结构形式，通过对大量泥石流沟的实测资料进行统计分析，得出涉及参数较为全面、具有一定普遍意义的粘性泥石流运动速度公式，经验表明该公式的可靠度令人满意，据此提出粘性泥石流的流量公式及其计算方法，从而为泥石流灾害治理工程规划设计提供了科学依据。     

黄河下游低含沙水流挟沙力研究

冲积河流在低含沙水流冲刷后，床面粗化使水流挟沙能力下降现象十分明显。三门峡水库蓄清排浑运用后，黄河下游河道汛期淤积、非汛期冲刷，同样由于断面展宽，床面粗化及悬沙组成也变粗，使得水流挟沙力急剧下降。因此讨论低含沙水流冲刷条件下的水流挟沙力是评估水库下泄大流量冲刷下游河道效果的关键问题。通过试验及野外资料提出的低含沙水流挟沙力公式，它形式简单，与已有公式不同的是，它反映了河道边界条件(即坡降、床沙粗细及断面形态)及泥沙特性对挟沙力的影响。经黄河下游实测资料验证满意，可用以定量估算下游大流量低含沙量时冲刷的减淤作用及艾山-利津河段不淤(或微冲)需要的临界流量。     

多沙河流水流输沙能力的研究

河道中出现的高含沙量水流绝大部分属于非均质两相水流，和低含沙水流一样，同样存在水流挟沙力问题.但由于高含沙水流性质的改变，其挟沙能力关系式与低含沙水流存在着较大的差别.本文分析了国内应用最为广泛的水流挟沙力关系式所存在的一些问题，提出了以水流紊动支持泥沙悬移为基础的水流挟沙力公式，并通过水槽输沙试验得到了含沙量较高(S>40kg/m3)时的一种新型挟沙力公式.该公式通过黄河下游、洛惠渠等实测资料的验证，结果令人满意，可应用于计算不同河槽形态的河道输沙能力，水流阻力.     

非均质泥流的输移特性

非均质泥流是一种含有大量悬浮细颗粒的高浓度固液两相流体，也是泥石流的一种特例。作者依据水槽输沙试验资料建立的泥流不淤流速公式，通过实测资料检验了其可靠性。在此基础上考虑推移部分影响，推导得出非均质泥流的不淤流速、临界坡降、沟道断面形态指标等重要的输移临界参数计算公式。最后列举计算实例，提出应用计算方法，并据此进一步揭示了非均质泥流的输移特性。     

水库拦沙为下游减淤的效率(拦淤比)

水库拦沙减淤效率是多沙河流水库用于拦沙、为下游减淤的评价指标之一,对于延长水库拦沙使用期限、优化水库运用方式有重要意义。提出了这一指标的量化关系式,分析了进、出库水沙搭配对水库拦沙减淤效率的影响,给出了黄河下游水库拦沙减淤效率的最高及最低值范围。为提高水库拦沙减淤效益、延长水库使用年限,水库在不同来水来沙条件下,应合理拦沙,不宜单纯着眼于为下游减淤。     

黄河中下游含沙水流粘度的计算模型

本文提出了细颗粒悬液粘度的计算模型,经黄河中下游十余个悬沙级配的试验验证,及与国内多家对悬液粘度试验结果的比较,表明本计算模型有较好的适应性.文中还列举了一些应用本模型计算不同条件下含沙水流的粘度及有关的水流泥沙运动参数的例子.     

高含沙水流紊动能量转化与耗散规律

基于两相挟沙水流紊动能量平衡方程,推导得出了紊动能转化率kt,表达式以及泥沙悬浮效率系数es表达式。通过应用室内水槽平衡输沙试验实测数据,分析了紊动能转化率kt与有效雷诺数Rem之间关系,并探讨了紊动能转化率kt、泥沙悬浮效率系数es和泥沙悬浮功Es等表述能量的三大特征值随含沙浓度的变化规律,得出了在高含沙水流(Sv≥0.15)情况下kt、es和Es三者均随着含沙量的增加而呈现减小的变化规律,表明泥沙含量的增加不会给水流增加额外的能量负担,高含沙水流这种特有的紊动能量转化与耗散规律,为黄河具有“多来多排”的输沙特性找到一定的理论依据。