国家自然科学基金(51179089)
- 作品数：11 被引量：56H指数：5
- 相关作者：王兆印李志威张晨笛李文哲吕立群更多>>
- 相关机构：清华大学中国科学院中国水利水电科学研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室开放基金中国水利水电科学研究院科研专项基金更多>>
- 相关领域：水利工程环境科学与工程天文地球更多>>
- 阶梯-深潭系统消能研究综述被引量：4
- 2014年
- 针对山区河流中自然形成的阶梯-深潭系统消能研究相对滞后的现状,归纳总结阶梯-深潭系统及台阶式溢洪道已有消能研究成果,从总流能量守恒方程出发,分析阶梯-深潭系统消能机理及消能率影响因素。认为台阶式溢洪道与阶梯-深潭系统的消能方式具有相似性和可比性。研究表明,在不同流量情况下,阶梯-深潭系统消能方式有显著区别,消能率存在较大差异;阶梯-深潭系统消能率的影响因素有坡降、糙率、粒径、阶梯高度和上游来流量,其中阶梯高度、坡降、糙率和粒径与消能率成正比,上游来流量与消能率成反比。认为阶梯-深潭系统消能的进一步研究需要结合大量野外调查数据,研究阶梯-深潭系统的几何特征,测量阶梯-深潭系统流场,进而得到水流能量的传递和耗散规律。
- 李文哲王兆印李志威
- 关键词：山区河流水流能量消能
- 水库渗漏水流溶解氧与水温沿程恢复的试验研究被引量：3
- 2015年
- 水库底层低温低氧水从坝体下泄或渗漏,可能对下游生态产生不利影响。通过对湖北温峡水库下游温峡河2.25km河段的野外试验,测量溶解氧、水温等指标的日变化和沿程变化,开展复氧试验研究阶梯深潭结构和沙洲对溶解氧的影响,并取样分析大型底栖无脊椎动物的沿程分布。结果表明,流速对水温与溶解氧日变化规律无明显影响。试验河段水温和溶解氧恢复很快,经过1.7km的河段,水温从12.3℃升高至30.0℃,且溶解氧饱和度基本达到饱和。河宽对水温恢复起重要作用,对溶解氧影响较小,对复氧速度基本无影响。流量通过改变淹没程度影响阶梯深潭的复氧能力。溶解氧在沙洲下游存在横向分布,滞水区溶解氧高于左右汊道。溶解氧是水库下游水生态的控制因素,物种多样性随溶解氧的升高而增加。
- 张晨笛王兆印李志威赵娜李文哲
- 关键词：水库溶解氧水温复氧水生态
- 阶梯-深潭系统的水力特性被引量：13
- 2014年
- 阶梯-深潭系统是山区河流中常见的河床形态，具有稳定河床和消能减灾的作用，其水力特性较为复杂。在温峡水库下游温峡河修建典型的阶梯-深潭系统开展野外实验以研究阶梯-深潭系统的水力特性。利用先进的高频声学多普勒流速仪测量阶梯-深潭系统阶梯上游、阶梯上、深潭中和沿深泓线的水力特性。实验在10 L/s、50 L/s、100 L/s、150 L/s、290 L/s 和 420 L/s 6种流量工况下进行。实验结果表明：阶梯-深潭系统流场尤其是深潭流场具有很强的三维性，阶梯上与深潭中水力特性相差很大。阶梯上沿流向的时均流速远大于横向和垂向的时均流速，三向紊动强度处在一个量级且较小。深潭中的时均流速比阶梯上小，但紊动强度远大于阶梯，紊动强度随流量变大增大。实验工况下，阶梯上的相对紊动强度在0.1左右，深潭中则最大超过8.0。随着水流从阶梯上跌入深潭，机械能大量转化为紊动能消耗。实验流量范围内，雷诺应力随流量小幅增大，深潭中的雷诺应力约为阶梯上的50倍。阶梯-深潭系统消能率在实验工况下为64%-91%。
- 李文哲王兆印李志威张晨笛吕立群
- 关键词：消能率雷诺应力
- 单个阶梯-深潭破坏的力学模型被引量：7
- 2014年
- 阶梯-深潭系统是山区河流广泛分布的重要河床结构,其破坏机理对于认识山区河流稳定性及河床演变具有重要意义。针对单个阶梯-深潭,以关键石块为研究对象,综合考虑上游来水条件、下游冲刷和泥沙环境,建立单个阶梯稳定性的理论模型。基于理论模型,分析弱输沙条件下阶梯破坏的临界条件和失稳机制。结果表明:(1)河道比降、关键石块粒径、来流流量、下游冲刷和互锁作用是弱输沙条件下影响单个阶梯-深潭稳定性的关键因素。(2)来流恒定时阶梯下游冲刷降低阶梯稳定性。阶梯失稳临界流量随冲刷增强而减小,因此水流破坏作用表现为阶梯下游坡脚冲刷降低失稳临界流量,同时来流增加超过临界流量导致破坏。(3)互锁作用可有效提升阶梯稳定性,并在阶梯坡脚冲刷程度较大时明显提升失稳临界流量,这是阶梯在一般洪水中维持稳定的方式。
- 张晨笛王兆印李志威李文哲
- 关键词：稳定性冲刷
- 异重流卷吸系数和运行距离的初步探讨被引量：5
- 2015年
- 在湖泊、水库和海洋中均有异重流现象发生,异重流总会卷吸周边流体进入流动。通过理论分析研究卷吸系数,指出必须不断有一定比率的周边流体被卷吸进入流动,异重流的流速才能保持恒定而不是不断加速。根据这一原理,推导出卷吸系数方程,并且说明了卷吸系数不仅与理查逊数有关,也与密度分布和流速分布密切相关,后两者与流动床面的糙度密切相关。卷吸系数大意味着异重流快速与清水掺混,从潜入点运行较短的距离后密度就会降低到临界密度差之下而停止。由此推导出异重流可以运行的最大距离,与异重流初始流量和密度差成正比,与卷吸系数成反比。小浪底水库的实测资料也说明,在水库里只有初始流量和含沙量较高的异重流才能到达坝前。
- 王睿禹Garcia MarceloParker Gary
- 关键词：异重流流速分布
- 阶梯-深潭系统消能机理的实验研究被引量：5
- 2014年
- 阶梯-深潭系统能稳定河床、控制下切以及减小山洪泥石流灾害，其原因在于能高效消耗水流能量。通过野外实验，研究了不同流量下消能率变化规律，分析了水流沿阶梯-深潭能量转化过程，探讨了阶梯-深潭中能量的消耗机理。实验工况下（单宽流量5~210 L/s）阶梯-深潭具有很高的消能率（64%~91%），按部位其消能可分为阶梯消能和深潭消能，推导得到的消能率计算公式计算值和实测数据符合较好。在不同流量下阶梯消能方式因水流形态的改变有所不同，深潭消能可分为3个区域：水跃主流区、主流区两侧的两个大尺度漩涡区和主流区与周围区域交界的区域，它们的消能方式各有不同。当流量较小时，阶梯-深潭系统消能主要由阶梯段完成。流量增加后，阶梯段消能所占比例减小，深潭消能作用增强。
- 李文哲王兆印李志威张晨笛吕立群
- 关键词：消能机理消能率
- 汶川地震引发的次生山地灾害链及人工断链效果——以小岗剑泥石流沟为例被引量：11
- 2014年
- 汶川地震后,小岗剑沟由于滑坡、崩塌产生了大量松散物质,其地势陡峻,暴雨频率高,2009—2011年连续暴发10场泥石流,损毁公路,规模大时会堰塞绵远河,形成以频发性泥石流为主的典型地震次生山地灾害链。2012年完成泥石流治理工程,同年8月小岗剑沟再次发生泥石流,破坏了部分工程。以小岗剑沟为例,通过整理现场采集的图片和数据,并对比以往资料,研究次生山地灾害链链式反应过程以及经过工程治理后的灾害链人工断链效果。研究表明:小岗剑沟频发型次生灾害链的衰减不仅体现在引起下一级次生灾害的土石方量逐级减小上,而且体现在随时间变化的灾害激发条件提高上;虽然泥石流发生条件提高,但由于泥石流沟沟床不断被切深,小岗剑沟危险性随着可动势能增大而逐年增大,人工断链失败后,沟床再次下切,建议使用阶梯-深潭结构增加沟道阻力,保护沟道底部,避免可动势能继续增大;对比小岗剑沟、文家沟和红椿沟泥石流治理工程,发现灾害链总能量与投资正相关,要根据灾害能量进行合理投资,当能量到达一定量时,单位能量所需要的投资大幅度降低。
- 李文鑫王兆印王旭昭漆力健何晓燕
- 关键词：汶川地震泥石流治理
- 来沙条件对河床结构及推移质运动的影响过程被引量：10
- 2012年
- 为了研究来沙条件对河床结构及推移质输沙率的影响过程,认识山区河流的推移质运动规律,选择在云南蒋家沟泥石流堆积体上进行野外试验。试验选择在非汛期进行,在试验河道采用人工加沙模拟上游来沙,对不同加沙率时的推移质输沙率及河床结构强度的变化过程进行连续监测。试验结果表明:上游来沙(或推移质运动)会使河床结构强度Sp降低,对河床结构造成危害,导致推移质输沙率的迅速增加;而推移质连续来沙必须先改变河道的河床结构强度才能增加推移质输沙率。在水流能量和河床结构强度相同的条件下,不同河流的推移质输沙运动相似。
- 张康王兆印韩鲁杰余国安
- 关键词：推移质运动河床结构山区河流
- 橡胶林种植对纳板河水生态的影响被引量：4
- 2015年
- 西双版纳位于云南省南部,是国际上生物多样性保护的热点地区之一。橡胶林的大面积种植改变了该区域河流的水力、泥沙和水质状况,研究橡胶林种植对该区域河流生态的影响对于区域生态安全和资源可持续利用具有重要的意义。该文采用野外采样、现场测量和室内鉴定分析相结合的方法,以底栖动物为水生态指示生物,以纳板河为研究河流,对它的生态环境现状进行评价,分析了橡胶林种植对河流水生态的影响。结果表明:橡胶林种植对研究河段的水质影响不大,调查河段水质级别均为Ⅱ级;随着橡胶林种植强度的增加,底栖动物的多样性降低,群落中相对敏感的物种(蜉蝣目、毛翅目和襀翅目)所占比例降低,双翅目的比例增加;底栖动物功能摄食类群组成也随橡胶林种植强度发生变化,随橡胶林种植强度的增加,撕食者的比例增加,捕食者的比例减小。
- 赵娜王兆印徐梦珍周雄冬张晨笛
- 关键词：水生态底栖动物
