检索结果-内蒙古大学图书馆

水利学报 2025年第1期56卷 63-72页

作者：侯琳张红武清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

动床阻力的确定在冲积河道洪水演进模拟与河床冲淤计算中是非常重要的环节,也是河流动力学研究中难度最大的课题之一。早期钱宁等学者以Einstein和Barbarossa成果为基础,绘制了水力参变数ψ和摩阻参数A的关系图,建立了黄河下游动床糙率... 详细信息

动床阻力的确定在冲积河道洪水演进模拟与河床冲淤计算中是非常重要的环节,也是河流动力学研究中难度最大的课题之一。早期钱宁等学者以Einstein和Barbarossa成果为基础,绘制了水力参变数ψ和摩阻参数A的关系图,建立了黄河下游动床糙率关系曲线及表达式。近期马睿在补充实测资料与分析归纳基础上,将ψ≤0.5的点群分布与原点据统一给出幂级数形式的糙率关系,即摩阻关系曲线。为克服该曲线的局限性,本文根据动床沙波形态随着水流强度大小而变化的物理图形,利用典型资料及新的试验点据,重新确定马睿摩阻曲线表达式中的系数,建立黄河下游动床摩阻关系曲线及其表达式。该表达式体现出接近静平床状态下沙波阻力未形成前水流阻力不大的实际情形,揭示了当水流强度由小增大时,床面会依次出现静平床、沙纹、沙波发展、消衰至动平床甚至逆行沙波的全过程。利用黄河下游2450组实测资料验证,结果表明,本文摩阻公式计算的水深与实测值颇为相近,相关系数达0.872,相对误差仅为16.3%。在此基础上,利用张红武流速分布公式替换对数流速分布公式,不仅避免了借助校正参数需多次试算方面的麻烦,还克服了对数公式在近底流区容易出现不合理数值的固有缺陷,进一步提高黄河下游摩阻计算的精度和使用价值。

关键词：水流阻力黄河下游糙率摩阻参数摩阻曲线水力参变数床面形态

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地下渗漏条件下地基与隧洞响应的离心模型试验研究

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岩土工程学报 2023年第S01期45卷 226-229页

作者：田谷雨刘素嘉张嘎清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点试验室北京100084

地下管线的渗漏会导致路面发生沉降,威胁着周围土体和相邻结构的安全。采用离心模型试验方法探究了地下渗漏条件下周围土体与结构的响应。通过测定土体含水率变化以获取渗流场信息,通过应变片测量隧洞的应力应变响应。随着渗漏量的积累... 详细信息

地下管线的渗漏会导致路面发生沉降,威胁着周围土体和相邻结构的安全。采用离心模型试验方法探究了地下渗漏条件下周围土体与结构的响应。通过测定土体含水率变化以获取渗流场信息,通过应变片测量隧洞的应力应变响应。随着渗漏量的积累,土体含水率先上升后达到稳定,而应变与沉降持续增长。渗漏对沉降产生影响的土体局限在一定范围内,沉降影响区增长速度随渗漏积累逐渐放缓。初期影响区形状呈现倒锥形。随着渗漏量的增大,影响区基本充满隧洞上部并扩散至下部,影响区的面积在隧道下部增长缓慢,且边界面接近水平。土体的不均匀沉降导致临近的隧洞产生弯矩,弯矩的增长先快后慢,与土体的沉降变化规律相近。

关键词：地下渗漏土体沉降渗流离心模型试验

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降水条件下抗滑桩-锚杆加固边坡的离心模型试验研究

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岩土工程学报 2023年第S01期45卷 206-209页

作者：张泽蔚刘素嘉张嘎清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点试验室北京100084

锚杆抗滑桩是一种加固边坡的有效结构。本文进行了水位下降条件下素土坡与锚杆抗滑桩组合结构加固土坡的离心模型试验,测量了边坡的位移场变化,分析了锚杆抗滑桩的行为以及土体的变形特性。试验结果表明,锚杆抗滑桩加固导致边坡位移显... 详细信息

锚杆抗滑桩是一种加固边坡的有效结构。本文进行了水位下降条件下素土坡与锚杆抗滑桩组合结构加固土坡的离心模型试验,测量了边坡的位移场变化,分析了锚杆抗滑桩的行为以及土体的变形特性。试验结果表明,锚杆抗滑桩加固导致边坡位移显著减小、改变了滑裂面连续性,并使得坡体破坏表现出显著渐进性。水位下降条件下锚杆抗滑桩加固土坡的破坏过程与变形局部化表现出显著的耦合特性。锚杆抗滑桩结构使得边坡变形均匀化,阻挡了桩侧土体滑动,从而延迟了边坡破坏。

关键词：边坡抗滑桩锚杆离心模型试验桩土相互作用

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数字流域模型淤地坝模块改进及减水减沙效益评估

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应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 301-313页

作者：张玍傅旭东孙凯王晨沣清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

淤地坝具有重要的水土保持作用,但其减水减沙效益的科学评估仍存在困难.一方面,淤地坝减水减沙的物理机制仍难以刻画;另一方面,观测资料有限且难以获取.以概化淤地坝卧管及溢洪道等部分的泄流机制及整体水沙调控机制为基础,改进和检验... 详细信息

淤地坝具有重要的水土保持作用,但其减水减沙效益的科学评估仍存在困难.一方面,淤地坝减水减沙的物理机制仍难以刻画;另一方面,观测资料有限且难以获取.以概化淤地坝卧管及溢洪道等部分的泄流机制及整体水沙调控机制为基础,改进和检验了数字流域模型的淤地坝模块,应用改进后的模型模拟皇甫川流域水沙过程并评估淤地坝减水减沙效益.研究结果表明:不考虑淤地坝的情况下,模型对淤地坝数量较少的近似自然状态期(1979~1986年)适用性较好,而对淤地坝数量较多的受扰状态期(2007~2012年)适用性较差,水沙模拟值明显高于实测值.考虑淤地坝的物理机制后,与原模型相比,除个别年份外,改进后的模型对受扰状态期水沙过程的模拟精度具有明显的提高,其逐日流量NSE(Nash-Sutcliffe效率系数)从-51.085~0.450提高到0.134~0.802,逐日输沙率NSE从-56.740~0.390提高到0.066~0.857.使用改进后的模型计算得受扰状态期淤地坝平均拦水量为0.142×10^(8)m^(3),减水效益为40.9%;平均拦沙量为0.050×10^(8)t,减沙效益为50.3%.研究成果可为认识淤地坝调控水沙物理机制提供模型支撑和为淤地坝建设规划提供科学指导.

关键词：淤地坝减水减沙减水减沙效益水土保持数字流域模型分布式水沙模型皇甫川

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西方学者水流挟沙力公式剖析研究

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水利学报 2024年第12期55卷 1484-1495页

作者：杨张辉张红武清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

水流挟沙力计算是解决河流动力学理论与工程实际问题的至关重要环节。西方学者水流挟沙力研究比我国起步早,对学科发展过程影响较大。本文系统回顾了西方学者的水流挟沙力公式研究发展状况,详细阐述公式建立思路、推导过程以及细节处理... 详细信息

水流挟沙力计算是解决河流动力学理论与工程实际问题的至关重要环节。西方学者水流挟沙力研究比我国起步早,对学科发展过程影响较大。本文系统回顾了西方学者的水流挟沙力公式研究发展状况,详细阐述公式建立思路、推导过程以及细节处理,剖析理论和实用价值及缺陷。结合黄河下游悬移质泥沙为主的实测资料检验,表明西方及受其学术思路影响学者的挟沙能力公式的建立多参照了推移质输沙公式思路,物理图形不符合黄河的悬移质输沙实际,故相比于常用国内学者公式,计算精度明显较低,难以满足多沙河流上工程计算需要。针对各公式的具体结构形式,本文将水流挟沙力公式表达为阻力系数项、水流动力项、泥沙因子倒数项与常数项的乘积,结合黄河土城子河段高精度水流挟沙力观测资料,辨析相关因子特征,认为西方学者及受其影响的水流挟沙力公式在结构上弱化了泥沙影响因素的作用,且大都存在水流挟沙力同阻力系数成正比的理论缺陷,难以体现河床和水流的自动调整作用,不能通过实测资料率定系数、指数的途径提高公式的使用价值。

关键词：水流挟沙力公式剖析水流阻力

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灌区对塔里木盆地西部极端暴雨的影响

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 259-270页

作者：刘家辉倪广恒清华大学土木水利学院水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

塔里木盆地灌区支撑着当地的经济和社会发展,而近年来盆地内部的暴雨事件严重威胁人民群众的生命财产安全。该文通过中尺度气象模式(WRF)设置有无灌区的对比模拟实验,以2021年6月15日盆地西部的暴雨(“6·15”暴雨)为例,发现灌区使... 详细信息

塔里木盆地灌区支撑着当地的经济和社会发展,而近年来盆地内部的暴雨事件严重威胁人民群众的生命财产安全。该文通过中尺度气象模式(WRF)设置有无灌区的对比模拟实验,以2021年6月15日盆地西部的暴雨(“6·15”暴雨)为例,发现灌区使暴雨强度增加,并揭示了灌区对暴雨水汽输送过程和暴雨形成的影响机制。结果表明:由偏东急流引起的大量水汽向盆地西部输送是“6·15”暴雨形成的主要原因;灌区对水汽输送的阻挡作用使输送区域至暴雨区域的水汽增加,且灌区和山区地形的共同影响使水汽抬升作用增强,导致更多水汽在暴雨落区集中,使暴雨雨量增加。

关键词：塔里木盆地灌区极端暴雨水汽输送

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河流泥沙颗粒分析规程修编对悬移质级配分布测算的影响研究

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水利学报 2025年第3期56卷 317-327页

作者：杨润祎张红武朱金峰清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 水利部水文司北京100053

我国《河流泥沙颗粒分析规程》中悬移质泥沙级配测算的原理、方法进行了数次修订,研究该规程更改对悬移质泥沙级配资料一致性的影响,有助于分析泥沙基础资料的可靠性,完善河流动力学基本理论。为把握规程修编对原始泥沙资料测算的影响程... 详细信息

我国《河流泥沙颗粒分析规程》中悬移质泥沙级配测算的原理、方法进行了数次修订,研究该规程更改对悬移质泥沙级配资料一致性的影响,有助于分析泥沙基础资料的可靠性,完善河流动力学基本理论。为把握规程修编对原始泥沙资料测算的影响程度,本文对新老规程沉速公式的计算结果进行比较,发现在过渡区粒径较大时,规程先后采用冈恰诺夫早期公式和沙玉清公式计算所得的沉降粒径存在较大差别。基于黄河下游7个测站1960—1985年的水文资料,分别利用河流泥沙颗粒分析规程曾采取的悬移质级配测算和现行的方法,对原始资料中的颗粒级配、代表粒径、平均沉速进行验算,分析与评估《河流泥沙颗粒分析规程》的变更对资料的影响,发现采用不同沉速公式对颗粒分析资料的一致性和连续性均产生影响,在水流挟沙力等泥沙运动规律的精细研究中难免造成差异。为解决规程变更前后资料的一致性问题,本文基于多项式回归方法,提出了精度较高的悬移质泥沙级配资料换算方法。最后,本文进一步研究了冈恰诺夫早期公式和沙玉清公式的计算结果随温度变化的差异,并与张瑞瑾公式进行了对比。计算结果表明,只有张瑞瑾公式随着温度增减引起的水流黏滞系数变化对于细沙沉速影响最为明显,同泥沙沉降受水流黏滞系数影响的基本概念符合最好。

关键词：泥沙颗粒分析规程修编黄河级配沉速公式

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高原河流底栖动物对侧向水文连通性的响应:以泉吉河为例

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清华大学学报（自然科学版） 2023年第5期63卷 818-829页

作者：周雄冬刘逸博徐梦珍张家豪王聪聪清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

侧向水文连通性改变了河流系统的水动力条件和营养状况,进而对生物群落的多样性、结构和功能造成影响。对侧向水文连通性的研究多集中于平原河流,侧向水文连通性对高原河流系统的生态影响尚待厘清。该文采用野外采样、现场测量和室内鉴... 详细信息

侧向水文连通性改变了河流系统的水动力条件和营养状况,进而对生物群落的多样性、结构和功能造成影响。对侧向水文连通性的研究多集中于平原河流,侧向水文连通性对高原河流系统的生态影响尚待厘清。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,以大型无脊椎底栖动物为水生态指示生物,以青藏高原东北部青海湖的支流泉吉河为研究区域,分析了不同侧向水文连通条件下典型高原河流系统的环境条件差异和底栖动物群落差异。结果表明:侧向水文连通性与底栖动物群落的多样性、结构和功能特征均有较强关联;泉吉河流域的底栖动物多样性对侧向水文连通性降低均呈“先降低后升高”的单谷式响应,显著区别于平原河流的单峰式响应模式。高原河流“低代谢、寡营养”的本底条件造成底栖动物对扰动敏感,底栖动物群落偏好的中度干扰条件由中等水文连通环境向低水文连通环境偏移,是造成单谷响应模式的重要原因。

关键词：废弃河道群落生境物种多样性功能摄食类群功能习性类群青藏高原

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瑞利波作用下缓倾场地流滑大变形的SPH数值模拟

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岩土工程学报 2023年第7期45卷 1333-1340页

作者：李云屹王睿张建民清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

地震可能导致土体弱化甚至液化,从而在倾斜场地引起流滑变形,一般认为在缓倾场地中这种变形相对有限。然而,在2018年苏拉威西地震中,3°以内的缓倾场地却出现了数百米的大变形。已有的模型试验与数值计算大多只考虑了剪切波的作用,... 详细信息

地震可能导致土体弱化甚至液化,从而在倾斜场地引起流滑变形,一般认为在缓倾场地中这种变形相对有限。然而,在2018年苏拉威西地震中,3°以内的缓倾场地却出现了数百米的大变形。已有的模型试验与数值计算大多只考虑了剪切波的作用,无法再现和解释这一现象。通过光滑粒子流体动力学法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)开展数值模拟,发现瑞利波对流滑大变形有显著影响。模拟使用HBP(Herschel Bulkley Papanastasiou)流变学模型模拟地基土,使用动力粒子边界(Dynamic Boundary Particles,DBP)实现瑞利波的非一致输入,结合地理信息系统(Geographic Information System,GIS)进行三维建模,计算并对比分析了瑞利波和剪切波输入下Balaroa缓倾场地的变形特征,解释了2018年苏拉威西地震Balaroa滑坡的成因。

关键词：瑞利波光滑粒子流体动力学法流滑大变形数值模拟

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雄安新区水资源一体化管理要素分析与体系构建

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清华大学学报（自然科学版） 2023年第2期63卷 255-263页

作者：熊谦唐文哲王忠静清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

雄安新区对中国城市发展与地区开发模式优化有重大意义,但其水资源利用效率亟待提升,探究水资源一体化管理模式对雄安新区的建设至关重要。该研究对雄安新区水资源一体化管理进行了问卷调研与实地考察,应用主成分分析与系统聚类方法对... 详细信息

雄安新区对中国城市发展与地区开发模式优化有重大意义,但其水资源利用效率亟待提升,探究水资源一体化管理模式对雄安新区的建设至关重要。该研究对雄安新区水资源一体化管理进行了问卷调研与实地考察,应用主成分分析与系统聚类方法对调研数据进行分析。研究结果表明:雄安新区对水资源一体化管理需求较强;主成分分析与系统聚类分析将水资源一体化管理要素分为4类,分别对应水资源配置、涉水相关方管理、智慧化管理和水务市场调控。该研究据此构建了雄安新区水资源一体化管理体系,针对涉水相关方与水务市场一体化管理,生态、生产、生活用水一体化管理,以及水资源一体化智慧管理平台搭建3个方面提出了管理建议。该研究结果揭示了雄安新区水资源一体化管理的关键特征,为当地涉水管理部门优化水资源管理模式提供了实证依据。

关键词：水资源一体化管理相关方管理资源配置市场调控信息技术主成分分析系统聚类分析

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