小浪底—陶城铺河段河床沙波的模型分析

对小浪底—陶城铺河段模型河床的沙波尺寸进行了量测统计,分析了模型试验条件下不同水沙条件、不同河段床面沙波的分布特征和沙波形态变化规律。结果表明:沙波尺寸自上游向下游逐渐减小,洪水对河床沙波形态的塑造比较均匀,连续性比较好,沙波尺度也较小;经过持续小水后,沙波形态变得比较离散,沙波的尺度也比较大;弯道河段的沙波尺度较过渡直河段偏大一些,河湾不同部位的沙波尺度变化不大;河道来水条件和河床比降、床沙中径等因素对河床沙波的形成及几何形态特征具有明显影响。     

河流再造床过程中河型变化的实验研究

河流上修建枢纽工程将改变下游河道来水来沙条件,并导致河流再造床过程。本文通过室内概化水槽实验研究了清水下泄时河道比降、入流角、流量及河床组成等因素影响河流再造床过程中河型变化的规律。研究发现,对于一定的河床组成,如果控制河槽的冲刷下切,当入流角为0时,随着比降、流量的增加,初始顺直的河槽将会展宽增大湿周从而降低消耗,河槽宽深比随比降、流量的增加而增大,随组成河床颗粒粒径的减小而增加;当入流角大于0时,随着比降的增加,初始顺直的河槽一方面增大宽深比,同时呈现弯曲特征,在一定的比降、流量及河床组成条件下,将形成具有明显弯曲特征的主槽。     

多沙河流治导线流路方程研究

为确定多沙河流河道整治治导线的形态特征,本文试图建立治导线流路方程,以便定量描述自然状态下主流线变化规律。通过整理黄河模型试验资料,发现诸断面最大单宽流量连线所给出的水流动力轴线与河道合理整治后的流路均呈曲率半径逐渐变化的圆滑曲线形式,因此可以正弦派生曲线作为描述自然冲积河流治导线流路变化的方程框架。通过理论探讨、天然河流与室内模型资料分析,建立了治导线流路特征参数同河流水力因子之间的定量关系式。其中弯曲系数及弯道幅度计算式采用61组取自黄河、长江、淮河干支流以及模型试验典型河段的资料进行拟合;流路起始角计算式考虑了实际作用流量与整治流量差异的影响,引入造床流量下流速与河床启冲流速来反映河床的相对稳定性;弯道跨度计算式考虑了弯道环流强度的作用,从而所建立的治导线流路方程不仅适用于砂质河床、卵石河床及砂卵石河床的稳定流路变化,还能描述实际作用流量变化时河道主流线"小水上提、大水下挫"的变化规律。此外,利用黄河上下游游荡型典型河段及寻峪河卵石河段资料对本文方法进行了验证与应用。     

弯曲河道立堵截流龙口水力特性分析

弯曲河道中截流水流运动规律极为复杂,弯道边界形态和立堵截流布置方式的不同对截流难度均有很大的影响,对弯道中立堵截流龙口水力特性进行分析,有助于了解复杂的水流流态并选择合适的截流方案。本文考虑弯曲河道截流的主要影响因素,以施工水力学为基础,建立弯道截流龙口水流流态和堤头局部水力特性的计算模型,分析弯道相对河宽、弯道弯角和龙口位置对水深和流速变化的影响。分析结果表明弯道截流龙口流速变化有显著的时变差异和位变差异,并给出了龙口相对水深和堤头局部流速随弯道形态的变化关系。最后结合大渡河丹巴水电站河湾上截流的工程案例分析比较,验证了计算模型的可行性和分析结果的适用性,为河湾中截流方案及其截流施工布置型式的选择提供了理论依据。     

基于3S技术的黄河内蒙古段河道演变特性分析

为揭示黄河内蒙古段河道形态大尺度、长序列的演变规律,选取典型河段蒲圪卜—岔河口为研究对象,以1995—2013年4期(1995年、1999年、2006年和2013年)多光谱遥感影像为数据源,采用3S技术,结合RTK实测数据,对不同年份129个测量断面的河道平面摆动及河槽宽度变化进行了分析。结果表明,基于3S技术解译的河道形态与实测河道形态吻合较好,1995—2013年研究区河槽宽度在波动中呈萎缩趋势,2013年与1995年相比主河槽宽度平均萎缩了32.24 m,变化率为-9%;弯道处多次出现裁弯取直,河床地质条件、河道来水来沙条件及河道形态是影响河道演变的重要因素;相比于基岩河床,砂质河床的河槽宽度变化率较大,变化幅度为-12%~-33%;昭君坟断面较明显的河槽萎缩是受南岸库布其沙漠及上游"十大孔兑"入黄沙量增加的影响。     

河流演变规律的实验研究

通过自然模型实验的方法,借助模型小河模拟了自然界中顺直河道洪水情况的演变和正常情况下河流弯曲与分汊的演变过程,针对自然河流的形态特征,弯道的形成条件以及河湾的演变趋势进行了研究.实验再现了自然河流的演变过程,通过数据分析得到了自然河流的演变规律.     

水沙变化条件下黄河下游连续弯段水流特性研究

小浪底水库建成后,黄河下游水沙条件及边界条件发生了显著变化。在这种新的来水来沙和边界条件下,下游河道河床及河势必定发生新的演变趋势。本文选取黄河下游伟那里至大田楼之间典型连续弯段为研究对象,采用Delft3D数学模型对水沙变化条件下弯曲河道中的水流形态进行模拟。结果表明:纵向垂线平均流速在沿程及沿河宽方向均发生显著变化,且在弯段的不同部位水流形态也不同,此外弯道中边滩和深槽的存在进一步加剧了流速分布的不均匀性,使得流速重新分布;弯道中水动力轴线的变化规律与不同量级的流量密切相关,大流量和小流量时,主流线变化规律有所不同,这对河床演变具有重要影响。     

基于数值模拟的平原河流弯道生态治理研究

建立基于有限体积法的平面二维水动力模型对海河流域鲁北平原典型河流弯道进行数值模拟,模拟研究不同流量和不同河床形态条件下河流弯道水流流速,并根据流速与河床冲淤关系分析不同工况下河床、河道边坡的冲淤变化,选出适宜河流弯道生态治理的河床形态,即在原始自然河床基础上进行拓宽、保持自然状态的河床形态。该河床形态的弯道流速梯度小,可以减缓两岸流速分布的不均匀性,水流动力轴线趋于河道中心线;水流流速分布趋于平缓,水面横比降小,弯顶下游低流速区域小,可以减少泥沙淤积。结合土壤生物工程技术,根据弯道水流模拟分析结果,提出平原区典型河流弯道生态治理的布设方案:弯道处河床只添加生态丁坝,或在主河槽处添加高度为15 cm及以下的潜坝。治理方案模拟结果表明添加生态丁坝可以较好地改善弯道水流流场。     

长江荆江河段七弓岭弯道主流撇弯原因初探

三峡水库蓄水运行后,荆江河段发生了普遍冲刷,下荆江尾闾七弓岭弯道主流出现撇弯现象。分析了七弓岭弯道的历史演变和形成过程,以及近期岸线、深泓线和河床冲淤的变化,并与已有的丹江口水库蓄水后坝下游撇弯切滩的分析成果进行对比,探究了七弓岭弯道发生撇弯的原因。结果表明,七弓岭弯道撇弯主要和来水来沙量及过程、河道形态及河床地质条件、江湖关系等因素有关。其河道勘测分析成果可为下荆江河道综合整治提供参考。     

滩地植被对漫滩水流裁弯影响的实验研究

斜槽裁弯是弯曲河流长期演变过程中的临界地貌过程，其形态动力学过程仍缺少在不同漫滩水流和植被条件下的实验研究。以黄河源区泽曲支流浩斗曲的局部弯曲河段作为原型开展概化动床水槽实验，研究在5种漫滩水流与植被条件下的斜槽裁弯过程，分析连续弯道在裁弯前后的河床冲刷调整和平面形态变化。结果表明，斜槽裁弯由颈口处的串沟过流冲刷形成，其串沟发育位置及过程不同，颈口宽度随时间呈近似线性缩窄变化，由漫滩水流冲刷形成的新河道展宽速率最快达到129 mm/h。各工况条件下河湾内河道中心线的位置均存在不同程度的横向迁移，其速率最快达到144 mm/h。斜槽裁弯发生后，“Ω”型河湾底部的冲刷面积大于河湾顶部位置。