泥沙自然堆积孔隙率计算的试验研究

泥沙孔隙率是泥沙研究的一个重要物理量,确定泥沙孔隙率与粒径的定量表达式具有重要意义。通过室内试验,采用排水体积法测量不同粒径组泥沙、均匀沙、混合沙的自然堆积孔隙率,验证了细颗粒泥沙比粗颗粒泥沙孔隙率大的一般性结论,并通过试验结果分析与拟合,给出了均匀沙自然堆积孔隙率的经验公式。同时,运用圆球模拟泥沙颗粒的方法求得均匀沙的理论孔隙率,当均匀沙的中值粒径小于4.5mm时,圆球理论孔隙率与实测孔隙率的相对误差小于3%,得到的理论孔隙率较可靠。     

弯道近岸流速沿程分布规律与计算方法

确定弯道近岸流速对于预测弯道凹岸侵蚀速率与横向迁移速率具有重要意义,但野外测量与理论计算近岸流速困难较多。为研究近岸流速的沿程分布规律,以及近岸流速与断面平均流速值之间的定量关系,采用MIKE 3建立水流数学模型,分析各种工况下连续弯道的中间河段内18个断面的断面平均流速与近岸流速的关系并建立计算方法。结果表明,弯道入口段,近岸流速沿程略减小,之后沿程近似呈线性增加。近岸流速随断面平均流速的增加而增加,二者之间高度正相关,可采用ub=a珔u+b表示,a和b随弯道中心角和来流量变化而变化。研究成果有助于了解河道演化规律。     

天然河湾水力特征与悬沙输移的关系

选取来家铺穹道3个断面为研究对象,分析了河湾内水力特征参数(平均水深、平均流速、流量、弗劳德数)与悬沙浓度及断面输沙率的关系,探讨了无量纲参数宽深比、宽径比与悬沙浓度、榆沙率的关系及相关性.结果表明:弯道平均水深、平均流速及流量越大,悬沙浓度及断面输沙率也越大,弗劳德数与弯道悬沙输移则无明显规律;宽深比、宽径比与悬沙浓度、恳沙输沙率并非简单的单值关系且规律性不强;弯道进口断面水力特征与悬沙输移的相关系数由高到低依次为流量、宽深比、宽径比、平均流速、平均水深及弗劳德数,弯道内断面水力特征与悬沙输移的相关系数由高到低依次为流量,平均流速及平均水深,但弗劳德数、宽深比及宽径比与悬沙输移的相关程度很弱或负相关.     

若尔盖泥炭型弯曲河流的崩岸机理研究

弯曲河流凹岸在近岸水流淘刷作用下发生崩岸是河湾横向迁移的直接动力。基于2011-2015年野外调查发现,黄河源的若尔盖盆地发育众多的弯曲河流,其河岸上部为泥炭层,下部粉沙层,可称为泥炭型弯曲河流。通过野外测量和粉沙层淘刷过程的分析,以及崩岸临界力矩平衡分析,从机理上研究了泥炭型弯曲河流的横向淘刷速率与崩岸机制,推导了泥炭型弯道的粉沙层横向淘刷速率的表达式,提出了确定淘刷系数的方法,获得了泥炭块的临界崩岸宽度公式,其计算值与实测值较相近。     

黄河源弯曲河流的河段尺度横向冲淤特征研究

弯道横向迁移是弯曲河流周期性演变的主要特征,也是横向冲淤的累积性结果。为认识弯曲河流年际时间尺度下的河岸迁移规律,2018—2020年在黄河源麦曲和兰木错曲河段开展了连续3年的无人机航测。通过影像后处理技术生成高精度地形,对河段尺度的河岸迁移和弯道冲淤特征进行探讨。结果表明:边滩的淤积外延驱动边滩-凹岸宽度的变化,所以弯道河宽变化值超过0.1B（B为河宽）的河段总是位于弯顶段。两个弯曲河段凹冲凸淤特征明显,凹岸侵蚀峰值与凸岸淤积峰值在弯道出口段呈对称分布。麦曲河段的凸岸边滩冲淤共存,但整体淤长,凹岸岸线的冲退宽度反映了河岸侵蚀状况。     

河流分汊成因与演变机制研究综述

基于较系统的文献调研,介绍了分汊形成机制如中心沙坝沉积、横向沙坝转换、斜槽切断、复合沙坝切割和河道决口,水沙分配影响因素如汊道几何形态、汊道河床地形、汊道内的水力特性和潮汐等因素,和水沙分配计算方法等主要方面的研究进展,并以长江中下游分汊河段为例,总结了其分汊河道的水力特征和演变规律。最后探讨了分汊河道研究中还需解决的问题,以及数值模拟方法在分汊形成与演变研究中的应用及前景。     

黄河源区水源涵养能力研究综述

黄河源区是黄河流域的主要产流区和水源涵养区,近年来源区径流量呈下降趋势,气温、降水、辐射、潜在蒸散发等是影响水源涵养的主要气候因素,草地退化、湿地萎缩、冻土消融也使得水源涵养单元受到显著影响。为科学认识和理解黄河源区水源涵养功能对湿地保护、水资源调蓄的重要意义,总结了水源涵养功能及其评估方法,阐述了黄河源区生态景观演变过程和泥炭地储水量研究现状,分析了不同水源涵养单元对源区水源涵养能力的影响。指出融合多种研究手段、方法,多尺度、多过程、多要素揭示黄河源区水源涵养变化机理是未来黄河源区水源涵养功能研究的发展方向。     

中国冲积大河的河型分布与成因

结合遥感影像、野外调查和水沙数据,以冲积大河为研究对象,分析中国大河的河型分布及成因。中国大河的冲积河段以弯曲与辫状河型为主,局部河段为分汊与网状河型。综合考虑河型分布的一般性和特殊性,认为相对输沙率(来沙量与输沙能力之比)、相对河岸侵蚀切应力(近岸水流切应力与河岸临界抗冲切应力之比)和河谷地形控制(如节点和宽度)是决定河型成因的3个最主要的因素。