山区河流河床对漂石的突变响应及其近底水流结构特征

山区河流受暴雨洪水、滑坡和泥石流等灾害的影响,漂石颗粒在河床不断集聚,从而改变局部区域的河床形态及其水流结构。本文基于对野外典型漂石河段的调查和室内概化水槽试验,指出了河床变形及水流运动对漂石的突变响应特征。试验床面分别预铺粒径为2.5mm和7.5mm的均匀沙,并在其上放置粒径为15.7cm的天然漂石,利用声学多普勒测速仪和全站仪测量漂石局部区域的水流结构及河床冲淤地形。试验分析表明：漂石河床局部调整受相对淹没度和床沙粒径的影响,随着相对淹没度的变化,冲坑深度及范围也随之调整,但淤积的最大高度值则趋于稳定;床沙粒径与冲坑深度、范围呈现出较好的线性正相关关系,但其对后者的影响要远大于前者。漂石河床的局部响应主要是因为漂石的存在促使了其局部区域的水动力条件变化。在无床沙工况下,漂石局部近底流速分布随着相对淹没度的变化而变化,而在有床沙工况下,其对相对淹没度的变化却并不敏感,但它们都较为符合对数分布。漂石局部的紊动强度及紊动耗散均在漂石下游的△x≤1.5D范围内出现陡增现象,且随着床沙粒径的增加,紊动强度陡增的幅度变小,其影响范围也随床沙粒径及相对淹没度的变化而变化。因此,山区河流河床漂石对水流运动及河床变形的作用主要表现在局部近底水流结构及紊动统计特征出现陡变特征,从而引起局部冲淤程度加剧,对河床的水沙运动及其稳定形态产生较大影响。     

陡坡沟道强输沙汇口堆积形态演变试验研究

基于系列模拟试验,研究了在强降雨条件下陡坡沟道强输沙过程在河道交汇区形成的堆积体演变特性。结果表明：堆积体的发育过程同沟谷主流位置变化同步,主流变化的次数与雨量呈正相关,与雨强呈负相关。堆积体的长度和厚度与降雨量呈正相关,各纵断面比降变化规律受堆积体附近水流结构（壅水区、回流区及高流速区）的影响,即沿沟口轴向断面的比降最低,左右两侧的断面比降最大。受试验中堆积体为多次发育的影响,沟口纵断面易形成多元堆积体结构;最后,堆积体的特征纵剖面呈锲形,而横剖面多呈现多峰状态。     

宽级配卵石泥沙颗粒特性的分维值及其应用

针对过去床沙粗化实验中依据推移质输沙量确定粗化稳定的不足,利用分维测度提出了两种新的判别方法,即通过计算分析粗化层及推移质级配分维值稳定程度而加以识别。通过实验资料计算验证,得到了较满意的结果,对研究泥沙级配特性及粗化稳定具有积极指导意义。     

山区宽窄相间河道平面二维水流数值模拟

针对山区河道受地质条件及河床演化的影响,其平面形态常呈现宽窄相间的渐变形态特征,采用贴体坐标法剖分正交贴体曲线网格求解域,用有限体积法离散控制方程,以SIMPLER计算程式求解耦合方程,建立山区宽窄相间河道平面二维水流数学模型。将模型计算值与宽窄相间水槽水流试验实测值及水动力学SMS软件计算结果进行比较,结果表明:该模型能够较好地模拟宽窄相间河道平面二维水流运动特性,宽窄相间河道河宽渐变将引起水深和流速的变化,在河道最窄处水深降到最低,流速最大;在河道最宽处水深达到峰值,流速最小。     

粗化层形成过程中水沙特性试验

通过水槽试验，对卵砾石粗化层形成和破坏时近底水流结构特性和输沙率变化过程进行测量。结果表明：随着河床粗化程度的增加，近底水流结构紊动强度增大，时均流速沿水深分布偏离对数律；粗化层形成与再破坏过程中，推移质输沙率均以指数形式衰减，床沙中细颗粒的减少使粗化的历时增加，峰值增大。     

受支流入汇作用主河推移质运动演化特征试验研究

天然河流中存在着大量的主支交汇河流,在主支流相汇处,由于河相关系的变化,主支河流原有的水沙平衡状态被打破。通过一系列的水槽试验研究了交汇角为30°时支流来水、来沙对主流输沙特性的影响,获得了在支流有无来水、来沙时不同主支汇流比下的主河输沙率和累积输沙量随时间演化过程。试验表明:单一主河推移质呈“波”状输移,具有时空不连续性;支流仅来水时,由于无泥沙补给,交汇口及其下游会形成冲刷深槽,主流输沙率和输沙量强度在初始阶段很大,随着时间的推移,其值逐步衰减并趋于稳定;支流来水又来沙时,主河输沙特性与主支汇流比密切相关。     

山区宽窄相间河道渐扩渐缩局部区域水流运动特性试验研究

河宽渐变是天然河道的普遍形态特征。基于室内概化试验,采用声学多普勒流速仪（ADV）测试分析了宽窄相间河道渐扩渐缩局部区域水流运动特性。试验表明：河宽变化影响着水流运动特征,如渐扩区域时均流速、断面环流中上部流速逐渐减少,而渐缩区域呈现相反的趋势。此外,宽窄相间不同水深区域均出现水流分离区,渐缩区域受壅水影响,流速分布趋于均匀化。     

山区河流水文特性初步分析

通过对山区河流特性分析,认为其概念带有鲜明的地区性。在此 基础上,利用实测资料,探讨了西南湿润山区河流的内涵,对该地区山区河流的水文特征进行 了初步分析,为更好地开发利用西南山区河流资源提供了一种可靠的依据。     

坡面雨滴溅蚀坡长及坡面流输沙能力的探讨

通过对坡面雨滴溅蚀过程的分析，提出了雨滴溅蚀有效坡段的概念．在坡面流近似为运动波的条件下，利用Govindaraju．et．al．提出的坡面流分离变量形式，导出了坡面流的微分基本方程及其近似解．最后利用有效坡段和坡面流近似解，讨论了B．T．Guy坡面流输沙能力公式的应用范围．本文的研究，对了解坡面流输沙能力qs（x，t）的变化规律有重要意义．     

坡地侵蚀平面形态的研究

伴随着坡面上产流、产沙过程，坡面形态亦在经历一个迅速变化的过程。本文利用随机理论和分形几何学方法，对坡地侵蚀实验资料进行分析，以坡面细沟密度指标及沟系分维数对坡地侵蚀的平面形态进行了定量描述。为研究坡地侵蚀程度提供了一种新的判定方法。