河岸陡峭度对冲积河流平衡河道形态的影响

河岸抗冲性对河流横断面形态影响显著。以水力半径分割方法为基础，采用等腰梯形过水断面，以河岸陡峭度代表河岸的抗冲性，利用变分方法研究冲积河流达到平衡状态时，河岸抗冲性对河道横断面形态以及输沙能力的影响。研究结果表明：河岸陡峭程度减缓时，平衡河道形态变得宽浅，相反变得窄深；河岸陡峭度变化对水力几何形态关系式中的相关变量指数几乎没有影响，仅仅影响水力几何形态关系式中的系数。随着河岸陡峭度增加，河流达到平衡状态时横断面形态变得窄深，河道最大输沙率增大。     

冲积河流推移质输沙最优河道形态影响因素理论分析

为从理论上确定水沙动力、阻力和边界条件对冲积河流推移质输沙最优河道形态和最小比降的影响,基于 水力半径分割方法将河床整体糙率划分为河岸糙率和河底糙率;采用河道形态自动调整变分方法,以等腰梯形为 河道过水断面,推导推移质输沙率与河道形态的关系,分析河岸与河底相对糙率、河岸坡角、流量、输沙率、中值 粒径和河底糙率对最优河道形态和最小比降的影响。结果表明：最优河道形态和最小比降随河岸与河底相对糙 率的增大而减小,随河岸坡角的增大而增大。流量或者河底糙率的增加将使最小比降减小,同时造成最优河道形 态趋向窄深。输沙率或者中值粒径的增加将使最小比降增大,但两者对最优河道形态演变的影响不同,输沙率增 大将使最优河道形态向宽浅发展,而中值粒径增加将使最优河道形态向窄深发展。     

河道推移质最大输沙能力影响因素敏感性分析

河道推移质最大输沙能力受到水动力和河道边界多因素的共同影响。采用水力半径分割方法，以河岸坡角为θ的等腰梯形为过水断面，λ为河岸与河底的相对糙率，d₅₀为床沙中值粒径，n_b为河底糙率系数，Q为流量，S为比降，利用变分方法解析各因子对河道的推移质最大输沙能力和相应最优河道形态的影响程度。结果表明：河道推移质最大输沙率随着λ的增大而增大，随着θ的增大而减小，即河岸糙率的相对增大或河岸坡度的减小都会提升最大输沙能力；流量Q、比降S的增大，均可提升最大输沙能力；河底糙率系数n_b减小、流量维持不变将会降低最大输沙能力，床沙中值粒径d₅₀减小则会提升最大输沙能力；既不特别宽浅又不特别窄深的河道具有最大的推移质输沙能力。     

折线河岸边坡稳定性的研究

河流水流因素、河岸几何条件、河岸岩土体性质及边坡坡顶裂缝的产生是河岸边坡失稳的重要影响因素。通过建立河岸边坡在临坡水位升降、坡趾淘刷、车辆荷载、偶然作用等多因素影响下失稳的概化理论模型,采用极限平衡法,计算了折线边坡在多因素条件下的边坡抗滑稳定系数。重点分析了临坡河流水位、坡趾淘刷及裂隙水位对于边坡抗滑稳定系数的影响。结果表明：边坡抗滑稳定系数随着临河水位的升高先减小后增大,在这过程中存在一个最不利的水位;同时,随着裂隙水位的增高,边坡抗滑稳定系数逐渐变小;边坡坡趾淘刷对于河岸边坡抗滑稳定性非常不利,随着淘刷高度及切入深度的增大,边坡抗滑稳定系数逐渐变小。     

黄河内蒙古河段河道演变及水力几何形态研究

黄河内蒙古河段的凌汛年年发生,多次引起河道决口导致洪水灾害.为了提供有效的防洪措施,选取不同河型段中的代表性河道断面,来研究其河道演变特征及其主要影响因素,并从水力几何形态关系上剖析其内在驱动因子.结果表明,河岸组成物质的极大不同决定了各个断面的演变特性及其所在河段的河型差别.以基岩河岸为主的磴口河段的河道最为稳定;以泥质河岸为特征的头道拐断面所在的顺直河段次之;以泥质砂质二元河岸结构为主的三湖河口断面所在的弯曲河流段很不稳定;而以砂质河岸为主的巴彦高勒断面所在的辫状河段最不稳定.河道的演变势必引起其水力几何形态关系的调整,在黄河内蒙古河段,随着流量的变化其水力几何形态的调整主要是通过影响水深和流速来实现的.巴彦高勒断面是上述调整中表现最明显的断面,因此,它所在的河段也是容易决口的河段.三湖河口所在河段的一系列凹岸的强烈冲刷引起河道大幅度摆动,从而也是河道决口的潜在河段.黄河内蒙古河段的河流治理的侧重点应该针对巴彦高勒断面所在的辫状河段和三湖河口断面所在的弯曲河段.对辫状河段要加强整个河段的河岸防护,对弯曲河段以工程防护手段侧重遏制其凹岸的坍塌后退.     

黄河宁夏河段河道演变及其影响因素分析

通过对黄河宁夏河段下河沿、青铜峡和石嘴山三个水文站的水文泥沙资料的分析,初步揭示了水库修建及其运用方式对下游河道冲淤变化的影响。结合上述站点的河道大断面及加密断面的形态变化,得出黄河宁夏河段河道冲淤变化在银川平原的砂质辫状河段最剧烈,在青铜峡大坝下游不长的砂砾质辫状河段相对强烈,而在青铜峡大坝以上的卵石质辫状河段不明显。河相系数与水力半径的关系式表明:宁夏河段的河相系数主要取决于水力半径,而水力半径取决于断面平均流速,即黄河宁夏河段的河道演变取决于过水断面平均流速。     

长江中下游河流地质作用与河道演变

河流水动力是改造河床与河岸最活跃的外力因素，不断地发生对河谷地质体的侵蚀、搬运和沉积-即河流地质作用。河道的演变与河流的地质作用密切相关。而河流地质作用受到河谷地质结构的制约，从河谷地质结构与河流地质作用的观点，对以下几方面进行探讨；（1）河流与其依托的河床河岸相互作用塑造了河道的形象；河流以其流量、流速、流向、流态随时空的变化，其地质作用的方式，强度也随之变化，由此发生了河道的演变；（2）河床河岸地质结构对河流地质作用的制约主导者着河道演变的趋势。（3）对长江中、下游河道现状的分析研究，探索不同河段的河道形态与河床河岸地质结构、河道地质作用的关系，探索长江中下游河道演变的特点及影响因素，以期认识河道演变的某些规律，从而找出河势宏观控制的技术与方法。     

广州城市河流形态对河流自净能力的影响

构建了包括河道分维数、河道断面形态、河岸基质、河岸带宽度、河岸带植被盖度、河床底质状况、河床栖境复杂性共7项指标的城市河流形态评价体系,并以乌涌广州市开发区段为研究对象,通过定期水质监测研究河流形态对河流自净能力的影响。结果表明,该评价体系能够反映研究河段的形态差异;不同形态河段水体BOD5降解系数及多项水质指标沿程降解率均有显著性差异;河流形态评价得分较高的河段水体自净能力也较强;河流形态与NH3-N、SS、DO和浊度的降解存在相关性,是影响河流自净能力的重要因素。     

无黏性沙质床面上冲积河湾形成和演变规律自然模型试验研究

采用无黏性中粗沙进行河流演变的自然模型试验,通过调整流量、初始河道形态等在室内模型河流中进行河湾塑造的尝试,分析冲积河流河道展宽规律,另外对典型河湾的演变规律进行试验研究。研究表明,河道的横向稳定性是河湾发育的重要条件,试验中泥沙抗冲能力的低弱使得河岸的稳定性难以保持,致使河流向分汉、游荡和辫状河型的方向发展;河岸后退的方式不但与河岸土体抗冲能力有关,而且与当地河道水动力特性和河岸坡降等因素有关;河道展宽速率反映了河流断面与水流条件不相协调的程度,随时间呈指数下降趋势,河流横断面演变所需的时间尺度远小于横向摆动所需的时间尺度;典型的河湾形态以局部扰动引起河岸失稳的方式横向发展。     

华县城南新区污水处理厂防洪评价分析

根据华县城南新区水处理厂所在河段水文资料,采用统计分析,结合地区实用水文手册,分析项目建设可能给河道防洪、河岸防护、安全度汛、工程管理等方面造成影响。结果表明:河段两岸防护能够抵御施工期的洪水冲击,满足行洪要求;工程区河道行洪畅通,在设计洪水标准下,防洪墙顶高于设计洪水位,不会对污水处理厂和上下游居民造成威胁;工程区所在河段设有防洪墙,不会出现河槽摆动现象,冲淤相对平衡,河道平面形态相对稳定;工程区河道存在施工弃渣堆砌现象,弃渣抬高河床,缩窄河道,影响河流稳定,建议对其进行清除,保障河道行洪安全,维护河流稳定。     

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；     

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。     

基于生态水深-流速法的河段生态需水量计算方法

在界定了生态流速和生态水深概念的基础上，提出了一种同时考虑河道本身参数(湿 周、糙率、水力坡度)和维持某一生态功能所需河流流量的水力学方法，避免了湿周法不能反映复式断面真实水位流量关系的缺点，并用于验证黄河上游小川河段生态需水量，同时用Tennant法作了对比。结果表明：用生态水深-流速法得到的小川河段生态流量优于Tennant法所计算的生态需水量，由于该方法考虑了生态流速和生态水深，故所得的结果符合实际情况。     

河道整治工程适应性及其二维有限元数值初步计算分析

采用二维非恒定水流泥沙有限元数学模型，研究了某多沙大河下游宽浅游荡型河段现有控导工程对水沙条件的适应性，通过对冲淤，水位，流速大小等值线，流场分析，河势以及水流平面形态等物理量的分析表明，在水沙条件的水沙系列下本段河道以冲刷为主，多数按规则治导线布设的工程发挥了护滩和控制主流和河势的作用，有些控制效果差，要完全控制河势尚需对控导工程布设进一步深入研究。     

Combining remote sensing with physical flow laws to estimate river channel geometry

A reliable representation of river terrains is essential to river research. Field surveys of river channel geometry are time‐consuming, costly, and logistically constrained and thus would encounter difficulties to achieve sufficient spatial coverage, resolution, and frequency of resurvey. This paper aims to demonstrate an efficient approach to building a river terrain model (RTM), the emphasis being on how to combine bathymetry and topography derived from satellite images captured at different flow stages. A method for calculating the difference between high and low stages (DHLS) based on the uniform‐flow theory is proposed. Calculations are carried out for a 13‐km long meandering section of the gravel‐bed Goulais River in Canada, which features pools and riffles, alternating point bars, and midchannel bars. A RTM for this complex section has been successfully produced. It consists of three data components: bathymetry at low stage, topography at high stage, and DHLS. The results capture realistic characteristics, including thalweg shift, steep outer banks, and gradual inner banks. They also show realistic longitudinal and lateral locations of pools and riffles. To illustrate potential applications of RTM, this paper has computed extreme bed shear stresses at bankfull discharge through hydrodynamics simulations of depth‐averaged flow in the river section and further estimated bed‐sediment grain‐size distributions. The estimates compare well with field measurements. The DHLS can vary significantly along a river channel. The proposed method for determining it is not site‐specific, and hence applicable to other rivers. The novelty of the methodology discussed lies in combining remote sensing techniques with physical flow laws.     

利用河流平衡理论检验推移质输沙函数的应用性

推移质输沙函数多根据试验资料建立,在实际应用中往往会给出相去甚远的预测,对河流平衡形态影响显著。本研究利用河流平衡理论检验推移质输移通式Φ=cb(τ0*-τ*c)β中各参数对河道平衡形态的影响,式中Φ为无量纲推移质输沙强度,τ0*为无量纲水流平均剪切应力,cb、τ*c和β为输沙参数,分别代表输沙系数、无量纲水流临界剪切力和输沙指数。引入河道过水断面的宽度与平均水深的比值作为表征断面形态的无量纲参数,基于变分原理的图形分析结果表明,输沙通式中指数β的选取是影响平衡河道形态的重要因素。结合长江中游监利河段河道形态实际观测数据,对比分析已有推移质输沙函数对河道平衡形态的定量影响,结果表明β=5/3时河流平衡理论具有很好的实际应用性。     

粒子群算法在河道水动力模型参数校正中的应用

参数估计一直是河道水动力模型研究的难点之一,在传统的模型参数人为经验率定方法的基础上,提出了基于粒子群算法的模型参数优化校正方法,构建了参数校正优化模型,并将参数优化校正算法与河道水动力模型进行耦合,针对淮河干流和史灌河支流组成的研究区域,采用一维河道洪水演进模型,比较了糙率系数校正方法和传统经验估算法,校正方法得到的河段糙率系数值比人为经验估计值平均大0.01,淮河干流河段糙率略大于史灌河支流河段糙率,采用校正河段糙率系数得到的河道水位过程与实测值拟合更优,特别在主峰段洪水过程模拟精度显著改善,验证了本文所提出的参数优化校正算法的有效性,为复杂河道水动力模型参数的确定提供了一种有效方法。     

Analysis of Bed Load Equations and River Bed Level Variations Using Basin-Scale Process-Based Modelling Approach

Bed load transport is a key process in maintaining the dynamically stable channel geometry for restoring the form and function of river ecosystems. Bed load consists of relatively large sediment particles that are moved along the streambed by rolling, sliding or saltation. Currently, various empirical correlations are used to estimate bed load transport rates since no single procedure, whether theoretical or empirical, has yet to be universally accepted as completely satisfactory in this aspect. Bed load particles are primarily sourced from river bed materials or banks. The amount of bed load and its spatial distribution contributes significantly to river bed level changes. Hillslope sediment contribution, mostly available to the river in the form of suspended load, also plays an important role in river bed level changes. This study aims to analyse different bed load equations and the resultant computations of river bed level variations using a process-based sediment dynamic model. Analyses have revealed that different bed load equations were mainly deduced from the concept of relating bed shear stresses to their critical values which are highly factored by the slope gradient, water discharge and particle sizes. In this study, river bed level variations are calculated by estimating total surplus or deficit sediment loads (suspended loads and bed loads) in a channel section. This paper describes the application of different widely used bed load equations, and evaluation of their various parameters and relative performances for a case study area (Abukuma River Basin, Japan) using a basin-scale process-based modelling approach. Relative performances of river bed level simulations obtained by using different bed load equations are also presented. This paper elaborates on the modelling approaches for river bed load and bed level simulations. Although verifications were not done due to unavailability of field data for bed load, qualitative evaluations were conducted vis-à-vis field data on flow and suspended sediment loads as well as the bed loads presented in different past studies.     

斑状糙率在多桥渡河道简化水力 计算中的应用

针对多斜交桥渡对河道水力计算的局部影响，提出了一种简便的综合糙率赋值方法——斑状糙率法。并结合河道二维水流数值模拟和工程实例计算，验证了此方法的可行性和计算网格不需局部加密的优越性，并在实际的水力数值计算中得以简化，为多斜交桥渡河道防洪设计提供了一种快捷的评价方法。     

长江叙渝段航道最大开发尺度研究

长江上游叙渝段航道尺度不足问题日益凸显,评估该段航道最大开发尺度对其建设规划具有重要意义。采用叙渝段实测水文地形数据,对稳定航深法中的河相关系参数和水深修正系数进行改进:基于2230 m3/s、12100 m3/s和20291 m3/s三级特征流量下的实测水位,获得了河相关系参数随流量的变化关系,朱沱站实测数据验证表明枯水期较可靠;引入断面形状系数,建立了水深修正系数随设计航道宽度的变化关系。基于改进后的稳定航深法计算叙渝段航道最大开发尺度,结果表明叙渝段通过航道整治能达到Ⅱ级航道3.5 m×100 m及Ⅰ级航道4.5 m×150 m的设计标准,向家坝下泄流量相对设计流量增加400 m3/s可提升航道水深0.39 m左右。所提的改进稳定航深法简化了航道最大开发尺度的计算过程,可为叙渝段后续的航道建设规划提供支撑。