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无粘性泥沙起动条件对比研究

水科学进展 2004年第5期15卷 584-587页

作者：聂锐华刘兴年曹叔尤李莉四川大学高速水力学国家重点实验室四川成都610065 四川省农田水利局四川成都610013

从泥沙起动的已有研究成果出发,推导出常见的3种泥沙起动条件的转换关系。利用这些关系,将国内外现有的几十种泥沙起动条件进行了统一,可得各种公式的K值一般在3 37～7 86之间。为合理选用起动公式提供了依据。在此基础上,用韩其为1965... 详细信息

从泥沙起动的已有研究成果出发,推导出常见的3种泥沙起动条件的转换关系。利用这些关系,将国内外现有的几十种泥沙起动条件进行了统一,可得各种公式的K值一般在3 37～7 86之间。为合理选用起动公式提供了依据。在此基础上,用韩其为1965年在岷江五通桥茫溪河进行的卵石起动的野外水槽试验资料与一部分经典公式计算结果进行了对比研究。为岷江都江堰河段合理选用卵石起动公式提供了依据。

关键词：无粘性泥沙泥沙起动起动条件对比研究

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非均匀沙卵石推移质输移随机特性研究

水利学报 2012年第4期43卷 487-492,501页

作者：聂锐华黄尔刘兴年曹叔尤四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流的条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程,采集到了更高精度、更长时间序列的输沙率变化过程,分析了输沙率统计变化对采样时间的依赖性。实测推移质输沙率的脉动现象十分剧烈,且当采样时间... 详细信息

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流的条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程,采集到了更高精度、更长时间序列的输沙率变化过程,分析了输沙率统计变化对采样时间的依赖性。实测推移质输沙率的脉动现象十分剧烈,且当采样时间越小时,这种脉动现象越剧烈。来流为4300L/s,采样间隔分别为2、5与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约4.8倍、3.3倍与2.7倍;来流为5500L/s,采样间隔分别为2、5与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约3.2倍、2.1倍与1.9倍。卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值均随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而减小。利用本次试验成果,通过多元线性回归得到的卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式可为工程应用提供参考。

关键词：随机性沙卵石推移质输移采样时间天然尺度

来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响研究

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四川大学学报（工程科学版） 2016年第S1期48卷 20-24页

作者：王强聂锐华范念念刘兴年四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院四川成都610065

针对山区河流来沙条件不确定性导致的河流形态变化问题,根据***的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:... 详细信息

针对山区河流来沙条件不确定性导致的河流形态变化问题,根据***的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3 mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8 mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3 mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8 mm的粗沙相反。

关键词：卵石河流来沙条件河床形态推移质输沙率河床级配

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电站取水河段长时段的泥沙淤积特性研究

四川大学学报（工程科学版） 2016年第S2期48卷 45-51页

作者：唐勇聂锐华周晓泉陈日东裴军四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院四川成都610065

针对现有2维水沙模型在计算长时段泥沙运动方面存在的计算效率较低和精度不足的问题,采用隐式与显式结合方式建立可用于长时段计算的2维水沙模型。采用基于欧拉-拉格朗日方法(ELM)的隐式格式对水流方程进行初步求解,然后采用显式迭代修... 详细信息

针对现有2维水沙模型在计算长时段泥沙运动方面存在的计算效率较低和精度不足的问题,采用隐式与显式结合方式建立可用于长时段计算的2维水沙模型。采用基于欧拉-拉格朗日方法(ELM)的隐式格式对水流方程进行初步求解,然后采用显式迭代修正流场与水位,最后根据流场采用TVD格式求解泥沙模块。将该模型应用于昭化电站取水河段水沙模拟并对该河段多年后的河床冲淤情况进行预测。结果表明:水流模型计算不同频率洪水下取水口的水位和流速与物理模型结果基本一致;泥沙冲淤与模型试验结果宏观上较为吻合;随着电站运行年限的增加,取水口附近河床有一定泥沙淤积主要集中在左岸与中部;昭化水电站在"拉沙"方案下运行可有效降低取水口附近的泥沙淤积高程。

关键词：取水口河床演变泥沙淤积算法

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无黏性非均匀沙起动条件对比研究

水力发电学报 2010年第6期29卷 126-131页

作者：王涛刘兴年聂锐华黄尔四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065

分析表明运用等效粒径概念进行非均匀沙起动条件计算是十分方便的。利用现有河流动力学的成果,通过一定的转换,获得了较有影响的八家非均匀沙起动公式的等效粒径表达式,研究发现尽管它们都能反映出较细颗粒受到荫蔽作用、较粗颗粒受到... 详细信息

分析表明运用等效粒径概念进行非均匀沙起动条件计算是十分方便的。利用现有河流动力学的成果,通过一定的转换,获得了较有影响的八家非均匀沙起动公式的等效粒径表达式,研究发现尽管它们都能反映出较细颗粒受到荫蔽作用、较粗颗粒受到暴露作用的特性,但各家公式中区分泥沙颗粒受到荫蔽或暴露作用的特征粒径是不同的。分析了各家公式反映出的非均匀沙起动时的分选作用。运用长江万县站资料对比研究了各家等效粒径计算式,为长江万县段合理选用非均匀卵石起动条件提供了依据。

关键词：河流泥沙工程学起动条件非均匀沙等效粒径分选比较

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岷江都江堰卵石河道冲刷模拟技术改进研究

岷江都江堰卵石河道冲刷模拟技术改进研究

作者：聂锐华四川大学

学位级别：硕士

紫坪铺水利枢纽工程与世界自然文化遗产都江堰水利工程之间的矛盾是政府和国内外专家学者广泛关注的问题,与之相关的科学问题之一是岷江都江堰卵石河道冲刷模拟技术改进研究。本文在回顾现有泥沙起动研究成果以及岷江都江堰河道历史和... 详细信息

紫坪铺水利枢纽工程与世界自然文化遗产都江堰水利工程之间的矛盾是政府和国内外专家学者广泛关注的问题,与之相关的科学问题之一是岷江都江堰卵石河道冲刷模拟技术改进研究。本文在回顾现有泥沙起动研究成果以及岷江都江堰河道历史和现状的基础上,根据卵石河道实际,采用理论分析、原型观测与室内水槽试验相结合的方法,对卵石的起动问题进行了比较系统的研究。主要研究内容如下:进一步探讨了泥沙起动机理以及泥沙起动标准,分析了不同因素对泥沙起动的影响。认为非均匀沙的起动是一个非恒定的随机过程,影响泥沙起动的主要因素为:颗粒形态、非均匀性、床面位置、水流条件。在认识卵石自身特点的基础上,探讨了卵石形状对等效粒径的影响,引入形状系数以及相对暴露度,从卵石的等效粒径出发,采用滚动起动模式,导出了宽级配卵石的起动临界条件。针对山区河流的特点,导出了不同底坡无粘性非均匀颗粒在完全暴露与相对暴露两种状态下的起动临界条件。在此基础上,得到了相同水流条件、相同河床比降下,同一颗粒在完全隐蔽状态下的起动流速是完全暴露状态下起动流速的 2.7～2.8 倍;探讨了不同底坡无粘性非均匀颗粒在相对暴露下的起动临界条件对不同底坡、不同粒径组的适用性。从泥沙起动的已有研究成果出发,推导出常见的三种泥沙起动条件的转换关系。利用该关系,将国内外现有的几十种经典泥沙起动条件进行了转换与统一,得到各种起动公式的 K 值一般界于 3.37～7.86 之间,为合理选用起动公式 -i-

关键词：卵石河流起动条件颗粒形状相对暴露度河床底坡转换关系都江堰

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基于等效粒径的无粘性泥沙起动条件对比研究

水科学进展 2011年第1期22卷 84-88页

作者：聂锐华王涛黄尔刘兴年四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

通过将等效粒径引入非均匀沙起动条件表达式,得到了基于等效粒径的非均匀沙起动条件统一表达式,并从反映泥沙的非均匀性引起的荫蔽(暴露)作用与分选作用角度对当前有一定影响的非均匀沙起动条件的等效粒径表达式进行了对比研究。结果表... 详细信息

通过将等效粒径引入非均匀沙起动条件表达式,得到了基于等效粒径的非均匀沙起动条件统一表达式,并从反映泥沙的非均匀性引起的荫蔽(暴露)作用与分选作用角度对当前有一定影响的非均匀沙起动条件的等效粒径表达式进行了对比研究。结果表明,各家公式都能够反映泥沙的非均匀性引起的荫蔽(暴露)作用,较粗泥沙颗粒的等效粒径小于其自身粒径,容易起动,较细泥沙颗粒的等效粒径大于其自身粒径,较难起动。但是不同公式之间还是有一定的差异,主要反映在细颗粒的荫蔽作用方面。不同公式区分非均匀沙颗粒间荫蔽(暴露)作用的特征粒径是不同的。韩其为、张启卫、刘兴年公式能较好的反映泥沙起动时的分选作用。对于细颗粒泥沙而言,Egiazaroff、Hayashi与秦荣昱公式在冲刷时体现由于床沙粒径不同而产生的分选作用相对较差。

关键词：起动条件无粘性泥沙等效粒径荫蔽(暴露) 分选

中闸室弧形闸门关闭过程中泄洪洞水力特性研究

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四川大学学报（工程科学版） 2014年第2期46卷 1-7页

作者：马旭东杨庆聂锐华刘兴年四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

基于引入VOF模型的RNGκ-ε模型和动网格模型,模拟了岸边泄洪洞中闸室弧形闸门的关闭过程。并结合物理模型试验,重点研究了中闸室下游泄洪洞内流态、空腔长度、壁面压力等水力特性的变化规律。研究结果表明,中闸室弧形门关闭过程中,随... 详细信息

基于引入VOF模型的RNGκ-ε模型和动网格模型,模拟了岸边泄洪洞中闸室弧形闸门的关闭过程。并结合物理模型试验,重点研究了中闸室下游泄洪洞内流态、空腔长度、壁面压力等水力特性的变化规律。研究结果表明,中闸室弧形门关闭过程中,随闸门开度逐渐减小,底空腔回流和侧墙水翅等不利流态均会逐渐减弱并消失;空腔长度呈线性规律增加;当闸门开度大于1/2时,在泄洪洞底板和侧壁的冲击范围内,能观测到压力峰值,当闸门开度小于1/2后,压力峰值逐渐减小并消失。此外,数值模拟成果与模型试验成果基本符合良好,验证了数值计算模型的有效性。

关键词： RNG k-ε模型动网格模型动态网格层变突扩突跌空腔压强

山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究构想与成果展望

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工程科学与技术 2020年第6期52卷 1-8页

作者：刘超聂锐华刘兴年许唯临四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 四川大学水利水电学院四川成都610065

山洪灾害为全球重大自然灾害之一,21世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。中国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,中国全面开展山洪灾害防治项目建设... 详细信息

山洪灾害为全球重大自然灾害之一,21世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。中国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,中国全面开展山洪灾害防治项目建设,目前已基本建成了专群结合的山洪灾害防治体系,山洪灾害监测预警技术水平明显提升。山区暴雨山洪灾害实例表明,重大人员伤亡与重大财产损失的山洪灾害事件往往源于洪水和泥沙的共同作用,然而,以往在进行山洪灾害防治时,大多仅关注洪水的作用,忽视了洪水和泥沙共同作用将显著增大山洪灾害的致灾风险,甚至出现“小洪水大灾害”。为了进一步提高山洪灾害防控能力,完善山洪灾害防御体系,亟需深入研究暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术。“山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究与示范”项目,以洪水和泥沙共同作用为切入点,凝练了4个需攻克的关键科学技术问题:1)山区暴雨作用下流域产流产沙异变机制、水沙过程与沟床剧变耦合致灾机制;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与致灾要素一体化智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)基于山洪水沙灾害动力过程的灾害风险动态评估与预警防控技术。围绕关键科学技术问题的内涵,提出5个需开展的重点研究内容:1)山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制研究;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)山区暴雨山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术;5)山区暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台构建与示范。研究成果将揭示山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制,提出山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法、山区暴雨山洪水沙灾害智能监测技术体系、山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术、山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术等,构建集早期识别、风险评估及综合防控一体化的暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台,提升中国暴雨山洪灾害监测预警与防控的实时性、精准度和智能化水平。

关键词：山洪灾害山洪水沙灾害暴雨洪水监测预警泥沙补给风险评估