动床河工模型试验技术的进展——悬沙底沙和卵石的综合模型试验

  • 获奖名称: 动床河工模型试验技术的进展——悬沙底沙和卵石的综合模型试验
  • 获奖等级: /
  • 获奖类别: 1978年全国科学大会奖
  • 授奖单位: 全国科学大会
  • 完成单位: 长江水利水电科学研究院
  • 获奖年度: 1978
  • 获奖人员: 唐日长等
  • 成果简介:项目背景情况 1958年3月，党中央成都会议通过了《中共中央关于三峡水利枢纽和长江流域规划的意见》，对三峡工程提出“积极准备，充分可靠”的建设方针。1959年10月召开第二次会议，将《三峡水库调度和水库淤积问题》列为三峡工程重大科学技术问题之一。1960年国家遇暂时经济困难，科委三峡组根据周恩来总理关于三峡工程“雄心不变，加强科研”的指示精神，安排1963-1972年十年科研规划，三峡水库泥沙淤积问题是主要研究课题之一。此阶段三峡工程泥沙问题研究的重点为长江上游悬移质和卵石推移质的来沙量和三峡水库泥沙淤积问题。然而，天然河道中泥沙的颗粒分布很广，常常从0.005mm以下直到100mm以上。这些泥沙的运动形式也很不相同，有悬沙输移，也有底沙包括卵石推移，在某些情况下还有异重流形成。在河道中各种粒径泥沙的冲淤是一个统一的整体，互相影响，互相制约。在模型中单独试验某一部分颗粒的泥沙，只复演其某一种形式，不可能很好地解决水利工程中的泥沙问题。为了更好地解决工程实际问题，需要在一个模型上同时复演各种粒径泥沙的运动，即在一个模型上进行悬沙和底沙的综合试验。然而由于泥沙运动规律极为复杂，我们对它的认识还很有限，在一个模型中同时复演悬移质和推移质，困难很大，尚无这方面的成熟经验可供参考。项目探讨全沙模型相似律及其设计，进行悬沙和底沙的综合试验，为更好地解决水利工程中的泥沙问题创造条件。 主要技术创新 （1）阐明了平面水流的相似条件，底沙的起动和沉降相似条件，悬沙的扬动和沉降相似条件，异重流的相似条件，各种泥沙的输沙量和冲淤相似条件以及时间比尺。 （2）揭示了不管是在正态模型中还是在变态模型中，只要水流同时满足重力相似和阻力相似，底沙和悬沙同时满足起动（或扬动）、沉降和输沙率相似，那么底沙、悬沙和异重流的冲淤时间比尺就一致，从而就有可能在一个模型中进行悬沙和底沙的综合试验。 推广应用情况 根据研究得到的全沙模型相似律，设计了某工程坝区全沙模型。多年来的模型试验表明，按这种相似律选择模型沙和确定模型比尺，是可行的，可以使模型的水流条件，包括回流和泡漩得到与原型基本相似的结果，可以复演悬沙和底沙包括异重流和卵石的运动规律，达到冲淤部位淤沙粒径的基本相似，在泥沙模型试验研究中得到了很好的实践检验，也在多个工程泥沙模型试验中得到推广应用，提高了我国的泥沙模型试验水平。