大潮差河口闸下水流的流动特性分析

福建数座河口水闸发生剧烈淘刷,闸上游和下游的最大冲刷深度达到闸室高度的0.5~1.2倍,且屡修屡毁。有的水闸经多次除险加固后,不得不再花巨资重建。通过数学模型和物理模型揭示了河口水闸下游水位因受东海大潮差海潮影响发生剧烈波动时的变化规律,发现了水闸泄流过程中的间歇性淹没及非常工况甚至出现逆流的独特流动现象,给出了典型日孔流及堰流泄流能力动态变化过程线,分析了消能工变化对闸址水流结构的显著影响,并对水闸水毁修复前后闸下冲刷进行了预测。结果表明:水闸修复前闸下涨急最高水位4.53 m,修复后下降0.67 m,水闸修复后逆流现象减弱。修复后首次水跃位置往上游移动了35 m,平均水跃高度下降47.46%,闸后及二级池末端最大流速2.27 m/s和0.08 m/s,较修复前分别下降了40.58%和96.48%。常遇泄流条件下,水闸的淹没度和泄流能力呈现不断变化的动态过程。当西溪水闸62#先启孔全开,上游保持正常高水位3.2 m,下游为最低潮位-0.72 m时,修复后最大冲刷深度减少64.48%,消能防冲效果十分明显。研究成果对河口水闸安全运行具有一定的参考价值。     

森林植被改善对鄱阳湖流域径流和输沙过程的影响

以河流基流为切入点,研究流域植被调节径流、水土保持等微观作用影响大中型河流湖泊径流过程和水沙过程宏观效应的机理。鄱阳湖流域60年来天然降水没有发生趋势性变化。流域森林覆盖率由34.73%上升到63.00%,植被质量改善,赣江等入湖河流基流增加83 m~3/s,河流输沙量减少。2000年以后和2000年以前相比较,枯水期降水径流系数增大,年流量过程平坦化,一定程度上减小洪灾风险,有利于水资源利用和生态环境保护。2001年以后进入鄱阳湖泥沙平均每年减少1 007×10~4t;出湖泥沙增加314×10~4t。因此,鄱阳湖入江水道由淤积转变为冲刷,但出湖流量过程没有趋势性变化。     

连云港海域悬沙和表层沉积物交换研究

采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征,为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2,表明航道回淤强度将处于较低水平,对今后航道维护有利;5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4,悬沙落淤对航道回淤有一定贡献,表明该航道段回淤量相对较大,计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2,说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小;5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5,表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明,为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响,兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。     

改进的蚁群算法在溶质运移参数识别问题中的应用

非饱和土壤水分和溶质运移参数(扩散率、导水率和水动力弥散系数)取值范围较大,往往跨越几个数量级。采用传统离散化蚁群算法求解此类问题,所需节点较多,这会造成算法收敛时间较长。该文在传统蚁群算法基础上,对蚂蚁搜索路径进行改进,改进后的蚁群算法寻优路径由参数精度位数(整数位和小数位)、参数个数以及0–9十个数字构成,并将路径解码公式修改为具有判别参数正负功能的解码公式。采用改进的连续蚁群算法对非饱和溶质运移参数识别优化模型进行求解。数值模拟表明相同迭代次数下改进的蚁群算法比传统蚁群算法耗时少,算法计算时间与迭代次数满足线性关系,含水率和溶质浓度实测值与计算值吻合较好、相关性较高。     

东莞市望牛墩镇河涌底泥重金属污染潜在生态风险评价

采用潜在生态危害指数法对东莞市望牛墩镇望溪河和聚龙江底泥中重金属含量进行评价,并结合二者的污染特征,为减少河道清淤对周边环境造成二次污染,提出了淤泥处理技术及资源化综合利用的相关建议。     

三峡工程泥沙问题研究60年回顾

对60 a来三峡工程泥沙问题研究的历程、主要研究结论作了简要综述。三峡水库初期蓄水运用以来的泥沙实测资料与预测对比分析表明:三峡水库上游来沙减少的趋势与初步设计阶段预测基本一致,但减少的进程有所提前;三峡水库泥沙淤积量远小于预测值;坝下游河床冲刷量与预测值基本一致,河床冲刷范围则大于预测;坝下游河床冲刷对防洪与航运的影响与预测基本一致;三峡工程泥沙问题总体上未超出论证与初步设计阶段的预测。在此基础上提出三峡工程正常运行期泥沙问题研究的建议,其中关于排沙调度方面,应按控制水库防洪库容年损失率小于1 000万m~3/a,以及变动回水区上、中段无累积性泥沙淤积的要求制定排沙调度方案,以长期发挥三峡工程的综合效益。     

某抽水蓄能电站下库进出水口水沙运动特性试验研究

利用河工模型对某抽水蓄能电站下库区进行了特征洪水过程及电站运行的联合模拟试验。试验表明在输沙槽与拦沙潜堰共同作用下,电站进出水口的含沙量得到有效控制。在来水含沙量低于3kg/m3时,进出水口含沙量都满足电站运行要求,但是在含沙量较高的洪水期,底部浑水会逆行至电站进出水口附近,导致过机含沙量较高,因此提出了增设非封闭式拦沙潜坝的修改方案。修改方案改善了进出水口前的水流结构,起到了良好的拦沙截淤作用,进出水口前含沙量及泥沙淤积大幅减少,蓄能期过机含沙量降低13%~22%。在含沙量较大的洪水期,电站不宜抽水运用,但适时采用发电运行有助于减轻下库进出水口前的泥沙淤积。     

长江口不同河段表层细颗粒泥沙絮凝特性

利用长江口的现场观测资料分析河口不同区段表层细颗粒泥沙絮凝特性及其影响因素。结果表明:在河口上段水域,流速对絮凝表现为破坏作用,盐度是"制约"条件,流速和浊度对絮团影响明显,絮团平均粒径约为40.69mm,是分散粒径的4倍左右;口门最大浑浊带水域絮团峰值出现在憩流或者中等流速处,高盐度抑制、低盐度促进絮团生长,小潮时流速影响最明显、大潮时则是盐度,絮团平均粒径小潮为28.54mm、大潮35.17mm,是分散粒径2~3倍左右;北港口外,絮团生长或者破碎频繁,流速表现出促进作用,盐度有抑制作用,盐度对絮团影响最大,絮团平均粒径约为110.36mm,是分散粒径的18倍左右。     

沙棘柔性坝拦沙效应的试验研究

在野外试验基地进行了沙棘柔性坝拦沙效应试验。基于试验数据,分析了不同含沙水流条件下沙棘柔性坝对沿程含沙量及出入口悬沙粒径分布的影响,并探讨了沙棘柔性坝的阻力特性。结果表明,沙棘柔性坝对不同含沙水流的拦沙效果显著不同,对原型沙B的拦截效果最好,其次为原型沙A,最后为模型沙。对250~1 000μm粒径范围内的原型沙拦截效果最佳,且原型沙含沙量与中值粒径之间呈现正相关关系,对100~1 000μm粒径范围内的模型沙的拦截效果较好。各不同含沙水流条件下的沿程含沙量主要受沙棘柔性坝阻力的影响。本研究有助于深入理解沙棘柔性坝的拦沙效应,并对沙棘植物柔性坝这一生态工程在砒砂岩区沟道的推广应用提供理论依据。