基于等效阻力的植被化复式河道流速分布研究

天然河道中许多都是具有主槽和滩地的复式河槽,水流漫滩以后,复式河槽的水流结构发生复杂的变化.而天然河道漫滩上常常生长着各种植物,水中植被的存在增加了河床的阻力,如何确定流速分布和流量十分重要.本文基于植被作用下水流阻力的等效平衡原理,提出刚性植被等效附加阻力系数以及植被等效综合阻力系数的计算方法.通过运用SKM方法计算植被作用下的复式河槽垂线平均流速的横向分布,结果表明,本文提出的植被等效综合阻力系数的计算方法是可行的,能较好地确定植被作用下的复式河道垂线平均流速的横向分布.     

黄河下游河道萎缩过程中输沙能力的调整

依据河床演变学原理,根据定位观测资料分析,结合河工动床模型试验,探讨了黄河下游河道萎缩过程中的输沙能力调整关系。研究表明:黄河下游河道主河槽的输沙能力调整趋势取决于河道的萎缩模式;主河槽水流挟沙力与河槽形态的关系仍然符合一般意义下的河床过程规律;河道萎缩后,河道的排沙比减小,但排沙比与河道萎缩模式无关;河道萎缩是可以逆转的。     

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。     

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。     

水库下游卵石河床冲淤演变规律及机理研究

通过实测资料和模型试验研究了某水电站下游河道卵石河床冲淤演变规律,探讨了宽级配卵石河床的自动调整作用。在天然条件下,水电站下游河道河床稳定,水库运行后,水流的挟沙能力有很大富余,下游河道发生了较大冲刷。试验表明:在不同流量作用下,河床自上而下以冲刷为主,流量越大,冲刷强度越大;在冲刷过程中,水深变大,流速减小,床沙变粗,河道更加稳定。     

植被对河道水流及岸滩形态演变影响研究进展

植被作为河流系统重要的阻力因素,在河道形态演变方面发挥着至关重要的作用。植被地表结构改变了河道水流阻力、河床切应力、流速分布及水流紊动特性,植被根系增强了岸滩土体强度和稳定性。从植被地表茎干结构对水流特性影响和植被地下根系加筋作用对岸滩稳固影响两个方面的研究进行了回顾和综述,并指出今后在植被水流研究方面,可进一步考虑植被枝、叶对水流特性的影响,加强对柔性植被变形、摆动引起的动边界问题的研究,以及全面考虑河道形态边界条件的影响,特别是含植被的分汊河道水流特性还需深入研究;在植被根系固土护岸方面,可同时考虑岸滩土体非均质性、河道水流对岸滩的侵蚀冲刷作用及水体渗流对岸滩土体力学特性的影响;在植被河道形态演变预测方面,可以综合考虑含植被河道的水动力学及土力学问题,以及两者间的互馈响应机制。     

主槽河槽议

以河道演变最为剧烈的黄河下游为例,分析了河槽、主槽、滩地的涵义及相互联系。平原河道横断面为复式断面,一般可分为枯水槽、一级滩地、二级滩地、三级滩地几部分;主槽是一次大洪水主流所通过的河床部分,包括枯水槽和嫩滩,是水沙的主要通道;河槽是指洪水期流速较大和在一个较长的时期内主槽变化所涵盖的部分,包括主槽、二滩或部分二滩,是较大洪水所通过的河床部分;嫩滩是主槽的组成部分;河槽和滩地可互相转换。     

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。     

长江石首弯道段河道演变分析

长江石首弯道河段是下荆江变化最为剧烈的河段之一,附近有天星洲江心滩、五虎朝阳边滩、向家洲边滩、三合洲等,由于这些边滩及江心滩的冲淤、聚散,常导致主流迁徙不定。通过对本河段边界条件、来水来沙情况,以及对河段的岸线、深泓线、典型横断面的变化,河床纵向改变、江滩变化等情况来分析河道演变的过程,总结河道演变结果和未来河床冲淤趋势。     

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。     

黄河口汊1—汊2河段河势治理分析

为了解决黄河河势图无法反映水面下河槽形态变化和统测断面无法反映断面间河道形态演变的局限,采用河槽剖面形态沿程监测的方法分析了黄河口汊1—汊2河段河槽剖面形态沿程演变与水流动力作用的特点,确定了护岸建筑物的设计方案。河槽剖面形态沿程监测的作用巨大,有必要对黄河下游河槽或重点河段实施加密断面测量,分析河槽水流动力作用及河槽形态变化。     

松花江公路大桥对局部河道演变的影响

河道演变是水流和河床相互作用的结果,即河床影响水流结构,水流促使河床变化。两者相互依存,相互制约,永远处于运动和发展状态之中。当新的建筑物建成后,使局部河道的边界条件发生了改变,继而影响水流结构的变化,使桥的上、下游河床又发生了变化。 松花江哈尔滨市区段位于松花江干流中段,河道组成为细沙及泥土,市区上、中、下游江中皆有岛屿,河道宽浅,河床形态复杂,局部河段冲淤变化很大。特别是公路大桥建成后,桥上、下游河道发生了明显的改变。     

高含沙洪水造床规律及河相关系研究

利用黄河实测资料，并结合黄河花园口至东坝头河道动床模型试验，研究了黄河下游高含沙洪水造床规律，河相关系及高含沙洪水期窄深河槽演变过程，明确指出：高含沙洪水期形成的窄深河槽难以长久维持下去，而且高含沙洪水形成的窄深河槽是以前期河床的严重淤积为代价的，对河道的破坏作用惨重。如何小浪底水库采用高含沙洪水加大排沙入海的运用方式可能会对下游河道的演变和下游防洪带来很多不利利的影响，对此应持慎重态度。     

2002-2018年长江口基本河槽冲刷及形态调整演化趋势

三峡蓄水后清水下泄对长江口河床演变产生何种效应是泥沙研究者普遍关注的问题。在阐述长江口近期来水来沙和边界条件变化的基础上,分析了长江口基本河槽河床冲淤特点、形态演变及其趋势。分析表明,长江口基本河槽发生了全面的强冲刷,河床形态朝宽深比减小的方向发展。各分段基本河槽上、中、下3层河床的冲刷分布,体现了长江口愈向上游段受径流作用相对较大,而愈向下游口门受潮汐动力作用相对较大对河床冲刷影响的特性。在保滩护岸和近期圈围工程与岸线整治工程作用下长江口总体河势仍将继续保持相对稳定;在三峡蓄水后来沙大幅减小的大环境下,基本河槽将连续受到冲刷,河床形态仍将朝窄深方向发展。     

水库与河道采砂共同作用下的河道演变分析

水库与河道采砂共同作用下的河道有其独特的演变进程。以闽江下游河道为例,对水库及河道采砂作用下的河道演变情况进行初步分析,探讨了两者联动作用下的河道演变特征。结果表明:在水库清水下泄及河道采砂共同作用下,闽江下游河床的演变主要表现为河床纵横向的大幅度下切,河道断面面积显著扩大,河床泥沙损失量极大。在采砂得到禁止的北港,河床则较为稳定,冲淤幅度小。水库与河道采砂引发的河床演变均是使河床形态朝着与水沙条件相适应的平衡状态发展,两者作用下的河道演变呈现出3个特征:河道冲刷加剧,河床下切幅度明显;河床演变规律复杂,演变趋势难以准确预测;演变带来的不利影响非常严重。     

信江八字嘴枢纽坝下冲刷计算研究

针对枢纽下游河床冲刷这一水利航运界普遍关注的工程问题,为确保信江八字嘴航电枢纽工程的安全及下游通航条件,基于信江水文基本特性、河床演变特性分析,建立平面二维水沙数学模型,对八字嘴枢纽建成运行后可能引起的坝下冲刷进行了计算研究。结果表明:工程河段地处鄱阳湖影响范围,天然情况下洲滩小幅淤长,河道演变较为稳定,但近年来部分区域频繁的采砂活动造成局部河床显著下切,需要引起高度重视;经过10个水文年冲淤调整后,西大河坝下5 km范围内因大规模采砂作用河床深凹、水深较大,故冲刷幅度相对不大;坝下5～10 km范围冲刷较为明显,冲刷部位主要在河槽,平均冲刷深度约为0. 29～0. 93 m,边滩部分变化很小;东大河由于下游双港枢纽的抬水作用,坝下冲刷幅度整体较小。总体来看,八字嘴枢纽坝下河床冲淤变化的幅度随时间逐渐减小,河道河势基本保持稳定。     

黄河下游花园口以上河段滞沙能力分析

黄河下游河床调整主要取决于来水来沙和河床边界条件,河床调整沿程不均衡特征明显,花园口以上河段床演变对水沙条件的变化响应尤为突出,泥沙冲淤调整幅度最大。基于河道冲淤及水沙演进特性、滞沙可行性、河槽几何特性等分析,提出了花园口以上河段可作为泥沙天然反调节“库”概念,结合黄河下游实测洪水资料,采用水力计算方法,计算了花园口以上河段的河槽排洪能力及不同河槽规模条件下河槽允许滞沙量,提出了反调“库”滞沙能力,可为小浪底水库排沙指标的确定提供依据,对维持小浪底水库有效库容、弥补后续清水河床沙源不足、改善黄河下游河槽冲淤不均衡现象具有重要意义。     

河道演变及整治浅析

尚志市蚂蚁河是松花江右岸一级支流，源于张广才岭西麓，流经尚志、延寿、方正３县（市），全长３４１ ｋｍ，流域面积 １０ ７２７ ｋｍ２，在尚志市境内长度 １５２．９ ｋｍ，流域面积 ３７６４ ｋｍ２。 蚂蚁河是山岳性壮年期河流，具有河道比降大的特点，上游在五百分之一左右，中游在七百分之一左右，中水以上时流速较大，水流具有较强的冲刷力，因而河床演变比较大。一场洪水过后，洪水就会吞食两岸大量土地，并威胁到沿河村镇人民生命财产安全。因此，研究和认识河道演变的规律，科学有效地治理河道，对保障河两岸的耕地和村镇安全，有着十分重要的意义。 一、蚂蚁河河道演变的特点 河道演变系指河流在自然条件下，受两岸的土质、植被影响，或在受人工建筑物的影响时，所发生的变化，是水流与河床相互作用的结果。河床影响水流形态，水流促使河床变化，两者互相依存、相互制约，处于经常性的运动和发展之中。分析研究证明，河道发生变形的根本原因是由于输沙不平衡。在蚂蚁河的任何一个河段，或任何一个局部地区内，水流受坡降、河床宽窄、河岸地质条件。植被等因素影响，都具有不同的流速，因而也就具有冲刷河床和携沙能力，从而就会使河道发生变化。河道演变，就其演变形式而言，可...     

长江芜湖河段大拐崩岸段河道演变分析

文章以芜湖河段大拐崩岸段为研究对象,利用现场调研及多年实测资料对该段河道历史演变、近期演变及近岸局部河床演变特征进行了分析。成果表明:大拐崩岸段经过多年护岸工程的实施,总体岸线保持稳定,但局部河床近岸深槽冲刷下切,岸坡变陡,受水流顶冲易失稳崩塌。     

黄河下游河道泥沙不均衡调整及其对水沙条件的响应北大核心CSCD

黄河下游河床调整主要取决于来水来沙条件和河床边界条件,水沙和边界条件又受到人类活动的影响。黄河下游河床演变极其复杂,河床纵横向冲淤调整不均衡特征明显,不均衡冲淤可能形成排洪“瓶颈”河段,危害河道防洪安全。针对河道不均衡调整现象,从不同河段河槽冲淤量、河槽横断面变化、水文站3 000 m^(3)/s同流量水位变化等方面,分析了各河段不同时期河道不均衡调整特征及河槽恢复水平,揭示了排洪“瓶颈”河段形成、发展及消失与水沙条件的关系。目前夹河滩以上河段的河槽基本恢复到1969年或1960年以来最好水平,夹河滩至高村河段恢复到1989年水平,高村至利津河段恢复到1985年水平。研究成果可为黄河下游水沙调控提供理论支撑。