基于面积型Froude数的浑河流域河相系数计算及沿程关系探讨

针对水深型Froude数对于河相系数计算不适用的问题,采用面积型Froude数对浑河流域河相系数进行计算,定量分析其Froude数分布,并探讨不同河型下整治流量和对应宽度的范围。结果表明:面积型Froude数与水流强度及水能具有强相关性,与河相系数呈现反相关性,相关程度高于0. 7。随着流量的增加,河相系数沿程递增,且随流量呈现指数变化。     

黄河下游河道横断面的若干特点

探讨了黄河下游不同河段断面水力几何形态及断面形态特征参数之间的相互关系与变化特点,认为:①游荡型河段河宽随流量的增大而增大,但水深与流量之间没有相关关系,河相系数也随流量的增大而增大,面积的增加主要是通过河宽的增加来实现的,面积与水深之间没有相关关系,而平均水深随河宽的增加具有减小的趋势;②蜿蜒型河段在水流达到满槽河宽之前,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段相似,在水流达到满槽河宽之后,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段的断面极为不同;③过渡型河段断面特征参数的变化既具有游荡型河段的断面特征,又具有弯曲型河段的断面特征,但在1965~1974年的集中整治后,变为弯曲型河段的断面参数变化特征;④研究黄河下游河道输沙及河床演变时,必须注意到不同河段断面形态的显著区别,特别是蜿蜒型河段的断面形态在满槽河宽前后的显著区别。     

基于输沙平衡度的河型成因理论假说及其验证

在建立冲积河流输沙平衡度公式的基础上,提出河型成因理论假说:冲积河流河型形成的内在成因是河流的输沙平衡度,外在成因是表达河床、水流和泥沙的物理量;河流系统中包含了河床系统、水流系统和泥沙系统3个二级系统;河道整治工程首先影响河型的外在成因,然后通过外在成因影响内在成因,不同的输沙平衡度过程形成了不同的河型。黄河下游的验证结果表明:依据冲积河流河型成因理论假说可以对河型进行分类,并有效地对河型进行预测,从理论上讲可以控制河型。     

黄河下游来水来沙对河槽形态与河型的塑造作用

来水来沙对河槽形态与河型塑造是冲积河流河床演变研究的重要内容。利用黄河下游泥沙特性可将水流挟沙力转换成下游河道输沙平衡关系,进而推出河槽形态及河型与来水来沙的定量关系。结果表明是高含沙洪水塑造了下游上段纵坡较陡、断面宽浅、主流不稳定的游荡性河道。在当前水沙条件下,比降调整受河口限制,高含沙水流未能通过调大比降使淤积达到平衡,导致河床纵剖面平行抬高,是悬河发展的重要原因。     

"宽河固堤,窄河弱防"治理黄河下游宽河道

对黄河下游宽河道现状进行了分析，认为：应采取“宽河固堤，窄河弱防，整治中水河槽”方略治理黄河下游宽河道，在强力推进标准化堤防和完善现有河道整治工程前提下，进一步缩窄河道，修建抵御8000m^3／s流量的滩区堤防；利用模型试验、移动组合式导流坝和超低潜坝技术，探索和进行小水河槽整治，提高滩区安全保障能力和控导工程对于中、小水的约束与控制作用，提高中、小水流的河道输沙能力，构建以堤防和河道整治工程为主体的排洪输沙体系，实现黄河下游河道的长期相对稳定和长治久安。     

砂质河床与砾石河床的河型判别研究

砂质河床与砾石河床在水力学特征与泥沙运动特征方面都有较大差异，由此导致了河型特征的差异。本研究以世界上近200条河流的资料为基础，在建立同时适用于砂质与砾石河床河型判别统一关系方面进行了尝试。以水流切力、河流功率以及无量纲切力Sd/D50来表示水流强度，而以宽深比和无量纲河宽来间接反映河岸约束性，从而在一定程度上克服了河岸约束性难以定量表达的困难。研究发现，上述水流强度变量和河岸约束性变量的组合关系，在具有不同河型的砂质与砾石河床之间表现出较大的差异，从而实现了对砂质河床与砾石河床河型的定量判别，得到了一系列的沙质与砾石河床河型的判别关系。     

山区宽窄相间河道不同流量下水流结构研究

为了研究山区河流宽窄相间河段不同流量下水流结构特性,以雅安宝兴河上游河段为研究对象,概化实际河道,并建立三维水流计算模型。结果表明①小流量下,窄段上游无明显壅水现象,宽窄相间河道显现出与顺直河道相似的特性,随着流量的增加,窄段上游壅水剧烈,宽段到窄段沿程断面平均流速呈现“增加—相对稳定—骤减—相对稳定—增加”的分布规律;②受河宽、壅水和回流影响,不同流量工况下宽段横断面的水流特性分布较窄段更加复杂,且在宽段的壅水区与非壅水区流速分布规律差异亦较大;③不同流量状况下,宽段床面剪切力剧烈变化将造成卵石沿程运动的不连续性,宽段河床呈现周期性往复发展的复归性变形,从而维持了宽段河床结构的稳定,而在窄段,河道在较大的床面剪切力长期作用下,形成了与周围环境相适应的河床结构,以消耗窄段较大的水流能量,从而保护河床的稳定。     

黄河下游河槽治理方法分析

本文对已有的河槽形态与水流狭沙力关系的研究成果进行了探讨。进一步在考虑米沙组成变化、河槽综合阻力变化的条件下．计算得到了黄河下游典型断面流量分级平均水沙条件下河槽平衡输沙横剖面。平衡横断面与实际断面比较．下游无论游荡段与弯曲段，实际断面都显得过于宽浅。分析认为，尽管河槽缩窄可加大水挟沙能力．但受河型发育机制的制约．在现有水沙和边界条件下黄河下游河槽的横剖面是无法自动调整形成输沙平衡形态的。文中还利用黄河下游来水来沙和河道冲淤实测资料证明了黄河下游水流不冲狭沙量小于不淤沙量．河道从淤积转向冲刷时．水流含沙量明显降低，固此减少同流量下台沙量的变化有利于减轻下游河遭淤积。从理论分析结果看：缩窄中、小流量“下的河槽．以多级河槽方式重点整治花园口以下河段．使横断面总体形态呈上凸形．能显著减小黄柯河槽中的淤积；同时，应配合河道整治，利用水库调节水沙和进行必要的挖沙疏浚措施。具体实施方法还需要进一步研究；     

黄河下游塑槽输沙需水量计算方法

本文从能量平衡原理出发分析了挟沙水流的能量耗散机理及水流塑槽和输沙能量的分配模式,河道水流能量的消耗主要用于塑槽和输沙两个方面,即一部分水流能量用来克服河床边界阻力,维持一定的河道主槽;另一部分则用于输送水流中挟带的泥沙,维持河道的输沙平衡。根据水流能量的这一分配模式,并结合水沙条件对平滩流量的累积影响作用,建立了塑槽输沙需水量的计算方法。将该方法用于黄河下游各主要测站的塑槽输沙需水量计算,取得了较好的效果。以三黑小的来水来沙为输入条件,得到了黄河下游河道塑槽输沙需水量的计算公式,并给出了维持黄河下游平滩流量为4000m3/s的塑槽输沙需水量区间。     

山区河流河床形态对推移质输沙率影响的试验研究

为探索山区卵砾石河流推移质运动受水流条件和河床形态的影响规律,开展了大比降浅水流动条件下卵砾石输移的室内水槽试验,获得了两组泥沙组成的19个流量条件下的水流、泥沙及河床三维地形场数据。结合室内水槽试验及文献中的天然河流输沙观测数据,分析了不同水沙输移阶段水流阻力、河床形态与推移质运动之间的关系。试验结果表明:河床阻力系数随着河床形态强度参数增大而增大,形态阻力与河床形态强度参数相关性更强。在泥沙补给充分阶段,推移质输沙率与床面阻力、形态阻力及河床形态强度参数均呈正相关关系;在泥沙补给不充分的水流冲刷阶段,推移质输沙率随河床形态强度参数增大而减小。     

冲积河流航道整治线宽度问题的研究

本文根据水流连续方程、运动方程和输沙平衡方程,并引入沿程河床及整治前后河床的相对可动性或稳定性为常数的假定,获得了冲积河流沿程河相关系及航道整治线宽度的理论公式.该公式能较好地反映黄河下游,长江荆江河段等天然河流沿程河宽和水深相互关系的实际,也能与赣江、北江等河流整治前后河床断面形态的调整相吻合,并为水槽试验资料所证实,可广泛应用于沙质和卵石河床航道整治工程治导线的设计.     

对小浪底水库修建后黄河下游游荡性河段河型变化趋势的几点看法

小浪底修建后，黄河下游河道仍然具备游荡性河型的一般条件，即坡降大、堆积性、床沙细、流量变幅大。但是在一定时间内或下泄清水或下泄低含沙量水流，将使下游河道首先发生两种变化：一是变堆积性为侵蚀性；二是洪峰削减流量变幅减小，使流路、流向相对稳定，在这两种作用下，有可能使游荡性河型向稳定分汊、甚至向顺直微弯河型转化。建议今后对河床演变进行深入研究，并对现有成果进行更高概括，使河道治理途径和方案容易取得共识。     

黄河下游游荡性河道双岸整治方案研究

作者针对黄河下游游荡性河槽极为宽浅，河床极不稳定，目前的河道整治宽度过大，不利于洪水期控导河势与河床的集中冲刷，必须双岸同时整治，缩窄河宽；从有利于排洪输沙需求出发，应按洪水较顺直河势，因地制宜，因势利导的原则规划流路。两岸同时整治后，在小浪底水库下泄清水冲刷期，可控制滩地坍塌、河槽展宽，使冲刷向纵深方向发展，有利于使河槽过流能力迅速增大。为水库泥沙多年调节排沙期利用洪水集中排沙入海创造条件，使近期作用与远期整治效果紧密结合。形成窄深、归顺 、稳定、且有窄槽宽滩的输水输沙通道。     

以水流挟沙力和河床演变规律研究调水调沙的主要水沙指标

冲积性河流的河床在输水输沙过程中,调节流量及含沙量和泥沙组成(调水调沙)可以调节河床水力几何形态和水流挟沙力,追求水沙输运和河床演变的相对平衡。在分析水流挟沙力和河槽水力形态规律的基础上,研究调水调沙的流量、含沙量等主要水沙指标,可以解决河道输沙减淤和河槽相对稳定问题。     

黄河下游河道整治与平衡输沙

提高河道输沙能力的基本途径是减少河床的阻力损失,且有与流量相适应的河湾曲率半径、窄深河槽和平整连续的护湾工程,以及各河湾之间流势的衔接配合,这将有利于稳定主槽和平衡输沙.比降是影响输沙能力的重要因素,黄河高村以下河道特别是艾山以下河道比降大幅度减小,必须相应缩窄河宽,才能达到与上游河段输沙能力一致.修建潜水丁坝,可减轻艾山以下小比降河段在非汛期的淤积.黄河水流的挟沙能力不仅与水力因素和泥沙粒径有关,而且随含沙量的增大而增大,具有多值关系和隐函数特性.     

塔里木河河槽形态调整特点及影响因素Symbol`@@

为确定塔里木河干流河槽形态调整过程及特点,根据2005—2013年实测水沙数据及断面资料等,分析了塔里木河河槽形态演变特点及影响因素。结果表明:2005—2009年中上游河段河槽逐渐萎缩,平滩面积总体呈下降趋势;2010—2013年汛期水流冲刷强度增大,游荡型河段平滩河槽形态主要体现为横向调整,断面趋于宽浅,过渡段相对稳定,弯曲型河段汛期水流冲刷强度变化趋势与游荡型河段一致,期间平滩河宽变化较小,断面朝窄深方向发展;2009—2011年游荡型河段和过渡段纵比降减幅分别为1.7%和3.0%,河床比降趋于调平,弯曲型河段纵比降增幅为1.6%,河床略微冲刷;水流冲刷强度能够较好地响应河槽形态变化,可用于预测塔里木河平滩河槽形态冲淤情况。中上游河岸土体在近岸水流作用下容易分解,稳定性差,在一定程度上加快了河床调整过程。     

黄河下游输沙及冲淤的若干规律

从黄河下游河型沿程变化的实际出发，利用建立的河相系数与流量的关系以反映这种变化，进而深入研究了黄河下游有关输沙和冲淤的一些问题。诸如上下河段(游荡性河段与弯曲性河段)水力因素的对比，下段冲刷的临界流量的存在和证明，输沙能力的确定，第一造床流量与第二造床流量的意义及表达，来沙系数的理论基础，上、下河段输沙能力对比研究，以及游荡性河道整治时应注意上下段输沙能力均衡等。这些问题都是黄河下游输沙与冲淤方面的重要问题。本文从较深层次揭示了它们之间的内在联系，将这些问题进行了剖析，作了深入研究，得到了统一的理论框架。     

塔里木河河槽形态调整特点及影响因素

为确定塔里木河干流河槽形态调整过程及特点,根据2005—2013年实测水沙数据及断面资料等,分析了塔里木河河槽形态演变特点及影响因素。结果表明:2005—2009年中上游河段河槽逐渐萎缩,平滩面积总体呈下降趋势;2010—2013年汛期水流冲刷强度增大,游荡型河段平滩河槽形态主要体现为横向调整,断面趋于宽浅,过渡段相对稳定,弯曲型河段汛期水流冲刷强度变化趋势与游荡型河段一致,期间平滩河宽变化较小,断面朝窄深方向发展;2009—2011年游荡型河段和过渡段纵比降减幅分别为1.7%和3.0%,河床比降趋于调平,弯曲型河段纵比降增幅为1.6%,河床略微冲刷;水流冲刷强度能够较好地响应河槽形态变化,可用于预测塔里木河平滩河槽形态冲淤情况。中上游河岸土体在近岸水流作用下容易分解,稳定性差,在一定程度上加快了河床调整过程。     

河道整治工程对游荡型河道断面形态的影响

基于1960—2014年黄河下游游荡型河道整治工程修建情况和实测流量及断面地形资料,分析各时期工程密度和在同流量条件下断面形态（河宽、水深、河相系数）的变化情况,结果表明：黄河下游游荡型河道整治工程的修建有效改善了河道断面形态,在河道整治工程密度较小时不能有效控制河势,整治工程对河道断面形态影响较小;随着河道整治工程密度的增大,在同流量条件下河宽减小,水深增大,河相系数减小,河道断面形态向窄深方向发展,可见河道整治工程在达到一定密度时对河道断面形态有明显的改善作用,在一定程度上限制河段的游荡特性,起到了稳定主流、控制河势的作用。     

游荡型河道的河相关系与游荡指标

一、河相关系研究的回顾 由于河道整治与规划的需要,稳定河床断面的河相关系,自1924年苏联国立水文研究所格鲁什科夫提出天然河流不可能无限窄深,也不可能无限宽浅,宽度与深度之间必然存在一定关系以来,许多学者从不同的概念出发,得出了各自的河相关系式。可以认为,各种类型的河相形态方程式,在一般情况下,其变量不外乎水深h(或水力半径R)、河宽B(或湿周X)、河床比降J,流速u、流量Q、含沙量