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冰塞水位分析

水科学进展 2007年第1期18卷 102-107页

作者：王军付辉伊明昆尹运基高月霞合肥工业大学土木建筑工程学院安徽合肥230009 机械工业部第六设计院河南郑州450003 同济大学环境科学与工程学院上海200092

高纬度地区河流冬季常形成冰塞,冰塞堵塞过流断面,使湿周增加,致上游水位升高,常因此产生凌洪灾害,冰塞的解体、溃决又常使下游产生灾害。冰期水位是冰塞演变和发展的重要结果之一,对于防灾减灾具有重要的参考价值。依据实验室资料和黄... 详细信息

高纬度地区河流冬季常形成冰塞,冰塞堵塞过流断面,使湿周增加,致上游水位升高,常因此产生凌洪灾害,冰塞的解体、溃决又常使下游产生灾害。冰期水位是冰塞演变和发展的重要结果之一,对于防灾减灾具有重要的参考价值。依据实验室资料和黄河河曲段的实测资料,针对直道和弯槽,对比分析了不同冰流量、不同初始水深和流速时模拟冰塞和天然河道冰期水位的变化规律。

关键词：冰塞水位直槽弯槽

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封冻期冰塞堆积演变的试验研究

水利学报 2016年第5期47卷 693-699页

作者：王军章宝平陈胖胖刘涛合肥工业大学安徽合肥230009 中水东北勘测设计研究有限责任公司吉林长春130021

冬季北方河流中经常出现冰塞现象,极易诱发凌洪灾害。冰塞厚度是冰情预测工作的重要组成内容,不同冰塞演变过程中的冰厚研究成果尚不完善。借助水槽试验,通过改变水流与冰流量条件,对冰塞的堆积演变过程进行了试验研究。结果表明:冰塞... 详细信息

冬季北方河流中经常出现冰塞现象,极易诱发凌洪灾害。冰塞厚度是冰情预测工作的重要组成内容,不同冰塞演变过程中的冰厚研究成果尚不完善。借助水槽试验,通过改变水流与冰流量条件,对冰塞的堆积演变过程进行了试验研究。结果表明:冰塞堆积演变存在两种不同的顺序,不同的顺序对应不同的厚度变化过程,形成的冰塞分别是以水力增厚为主和以力学增厚为主。这一研究发现可为冰厚计算公式的选取提供有效的技术支撑。

关键词：冰塞堆积顺序水力增厚力学增厚水槽试验

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黄河什四份子弯道冰期水流及冰塞特征研究

水利学报 2020年第9期51卷 1089-1100页

作者：罗红春冀鸿兰郜国明张宝森牟献友内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 黄河水利科学研究院河南郑州450000

覆冰条件下,弯道水流固有的三维特性更为复杂,对河流弯道冰下水流特征及冰塞的研究有助于推进防凌减灾工作。依据2020年1月稳封期的原型观测数据,对黄河什四份子弯道冰下水流及冰塞特征进行了详细分析。结果表明,弯顶节点工程引起的回... 详细信息

覆冰条件下,弯道水流固有的三维特性更为复杂,对河流弯道冰下水流特征及冰塞的研究有助于推进防凌减灾工作。依据2020年1月稳封期的原型观测数据,对黄河什四份子弯道冰下水流及冰塞特征进行了详细分析。结果表明,弯顶节点工程引起的回流是阻冰的重要条件,上游下潜的冰花因水动力不足及河势等因素影响发生堆积,冰塞在弯内形成并沿凹岸主槽逐渐向上游发展,同时,弯顶卡冰封河与下游较大的水流流速,促进了清沟的形成;入弯至弯顶区间,冰下水流流速垂线分布基本服从双对数分布规律;受凹岸冰塞及回流影响,纵向上,水流流速呈减小趋势,在弯顶附近开始恢复;径向上,河道主流被冰塞压迫并逐渐趋于凸岸,致使弯道主流易位,凸岸水流流速大于凹岸,清沟向凸岸偏移;弯道水流湍动能与雷诺应力主要在近底处存在较大的变幅,表明近底水流运动活跃,且二者大小与流速大小在径向与纵向分布上具有较好的一致性,受冰盖影响,水流湍动能沿水深近似呈“S”形分布,雷诺应力分布无明显规律。

关键词：冰封期水流特性冰塞什四份子弯道黄河

桥墩影响下弯槽冰塞形成临界条件和冰厚变化的试验研究

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水利学报 2017年第5期48卷 588-593页

作者：王军汪涛李淑祎陈胖胖合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

天然河道中,桥墩的存在改变了局部水流特性,对冰塞形成及演变产生影响。通过模型试验,研究了桥墩存在及桥墩位置不同时对冰塞演变过程的影响,试验结果表明:桥墩的存在改变了桥墩附近的水流结构,使得桥墩附近水流输冰能力相对增大,冰塞... 详细信息

天然河道中,桥墩的存在改变了局部水流特性,对冰塞形成及演变产生影响。通过模型试验,研究了桥墩存在及桥墩位置不同时对冰塞演变过程的影响,试验结果表明:桥墩的存在改变了桥墩附近的水流结构,使得桥墩附近水流输冰能力相对增大,冰塞厚度减小;相比于将桥墩安置在两弯连接直道段,将桥墩安置于弯道顶点处时,桥墩附近水流输冰能力增大;在两弯连接的直道段和弯道顶点处同时放置桥墩时,弯道平衡冰塞厚度介于单墩放置于两弯连接的直道段与单墩放置于弯道顶点处时的弯道平衡冰塞厚度之间。

关键词：桥墩冰塞厚度输冰能力试验研究

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冰盖下冰塞堆积的数值模拟

水利学报 2009年第3期39卷 348-354,363页

作者：王军陈胖胖江涛吴其彰合肥工业大学土木建筑与水利工程学院安徽合肥230009

基于贴体坐标转换和有限体积法,用k-ε两方程模型模拟水体的运动,在同位网格上使用动量插值法避免了压力的波动。建立了冰塞面的变形方程,并用C语言编写的程序对冰塞堆积进行了数值模拟计算,对比实验室中冰塞堆积试验的结果,两者的吻合... 详细信息

基于贴体坐标转换和有限体积法,用k-ε两方程模型模拟水体的运动,在同位网格上使用动量插值法避免了压力的波动。建立了冰塞面的变形方程,并用C语言编写的程序对冰塞堆积进行了数值模拟计算,对比实验室中冰塞堆积试验的结果,两者的吻合较好。

关键词：冰塞冰盖两方程模型贴体坐标变换有限体积法数值模拟

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稳封期天然河道冰塞堆积的数值模拟

水利学报 2011年第9期42卷 1117-1121页

作者：王军陈胖胖隋觉义合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 北英属哥伦比亚大学环境工程系

冬季寒区河道中容易出现冰塞,冰塞出现使过水断面减少,河道阻力增加,进而引发凌洪灾害。借鉴泥沙输运理论推导得到的冰塞面变形方程,并结合标准k-ε模型建立了稳封期天然河道冰塞堆积厚度的数值模拟计算模型,采用贴体坐标变换法将曲线... 详细信息

冬季寒区河道中容易出现冰塞,冰塞出现使过水断面减少,河道阻力增加,进而引发凌洪灾害。借鉴泥沙输运理论推导得到的冰塞面变形方程,并结合标准k-ε模型建立了稳封期天然河道冰塞堆积厚度的数值模拟计算模型,采用贴体坐标变换法将曲线网格转化为正交网格,控制方程离散求解采用有限体积法,选取同位网格方法将所有计算变量布置于同一控制体积,引入动量插值法和压力校正方程耦合求解速度压力场,进而求解冰塞面变形方程获得冰塞堆积厚度。选取黄河河曲段天然河道,应用模型计算得出了稳封期河道中的冰塞堆积厚度,对比实测资料表明,数值模拟与实测结果比较一致,验证了该数学模型的实效性,表明冰塞面变形方程可应用于天然河道冰塞堆积厚度的数值模拟计算。

关键词：冰塞堆积厚度天然河道冰塞面变形方程数学模型

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桥墩-冰塞-局部冲刷相关问题研究进展

力学学报 2021年第3期53卷 672-681页

作者：王军侯智星隋觉义程铁杰合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 加拿大北英属哥伦比亚大学环境工程系加拿大乔治王子城V2N 4Z9

桥梁建设改变了河流的边界条件、水流条件和河床泥沙的运动状态,冬季河流中有冰塞出现时则产生相互影响作用.近年来,基于冰塞稳定性力学分析,开展了桥墩影响下冰塞稳定性研究,所得桥墩影响下冰塞稳定性判别公式计算结果和实测资料能够... 详细信息

桥梁建设改变了河流的边界条件、水流条件和河床泥沙的运动状态,冬季河流中有冰塞出现时则产生相互影响作用.近年来,基于冰塞稳定性力学分析,开展了桥墩影响下冰塞稳定性研究,所得桥墩影响下冰塞稳定性判别公式计算结果和实测资料能够较好得吻合;研究了桥墩对河道卡封以及临界流凌密度的影响,计算得到的临界流凌密度与实验值较为接近;介绍了明流、冰盖下桥墩周围局部冲刷等方面的相关研究工作,得出了冰盖条件下桥墩局部最大冲刷深度的回归经验公式,结果表明该公式具有很好的适用范围.对冰塞条件下桥墩附近局部冲刷问题探索性地开展了试验研究,研究表明,冰塞条件下的局部冲刷与冰盖条件下有着很大不同,不仅冲刷深度要大的多,而且桥墩周围局部冲刷过程与冰塞厚度变化相关.在冰塞条件下,桥墩处的最大冲刷深度和最大冲刷长度均随流速增大而增大,冲刷坑尾部淤积沙丘高度也受到流速的影响.就相关研究难点和今后需要进一步开展的研究工作进行了分析和展望.

关键词：桥墩冰盖冰塞局部冲刷力学分析

黄河什四份子弯道河冰生消及冰塞形成过程分析

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水利学报 2017年第3期48卷 351-358页

作者：赵水霞李畅游李超史小红赵胜男内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

什四份子弯道因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段易发生冰塞断面。通过对2014—2015年冬季该段野外冰情监测及水文、气象资料分析,结合Landsat8遥感影像数据解译,研究了什四份子弯道河冰生消及冰塞形成过程。结果表明,野... 详细信息

什四份子弯道因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段易发生冰塞断面。通过对2014—2015年冬季该段野外冰情监测及水文、气象资料分析,结合Landsat8遥感影像数据解译,研究了什四份子弯道河冰生消及冰塞形成过程。结果表明,野外观测结合遥感影像解译能够准确地反映河冰的时空特性。该河段弯道凹岸处冲积岸冰及凸岸静态岸冰的生长,极大地束窄了河面宽度,降低了水流的输冰能力,而使其成为初始卡冰位置;冰盖至此向上游发展,弯道下游因来冰量减少和上下游水力坡度增大而形成清沟;受弯道径向水流方向改变及弯道螺旋流的影响,导致冰花在冰盖下主槽与滩地的交界处堆积;稳封期受气温升降变化使得冰盖表面冻融交替,冲积冰反射率增大,后期解译的遥感影像中平滑岸冰面积较初始封河期增加。

关键词：黄河遥感什四份子弯道河冰过程冰塞

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河流冰塞数值模拟进展

水科学进展 2008年第4期19卷 597-604页

作者：王军赵慧敏合肥工业大学土木学院安徽合肥230009

冰塞是高纬度地区河流凌汛的主要诱因。为防凌减灾,围绕着河冰问题的试验研究、原型观测和数值模拟,国内外学者展开了大量的研究。就数值模拟方面,综述了国内外学者在河冰一维、二维数值模拟方面的研究成果;重点描述了Shen的一维模型和... 详细信息

冰塞是高纬度地区河流凌汛的主要诱因。为防凌减灾,围绕着河冰问题的试验研究、原型观测和数值模拟,国内外学者展开了大量的研究。就数值模拟方面,综述了国内外学者在河冰一维、二维数值模拟方面的研究成果;重点描述了Shen的一维模型和模拟冰塞体溃决的二维模型及其在实际中的应用;在评述和分析各模型特点的基础上,尝试提出了今后的发展方向。

关键词：冰塞数值模拟耦合热力