冲积河流一维数学模型

本文发展了一个模拟冲积河道河床变形的一维数学模型.此模型引入了混合层和淤积层概念模式用于模拟河床组成,并考虑了非均匀颗粒的不平衡输移,用隐式有限差分法同步求解水流泥沙连续方程式、水流运动方程和河床组成方程式.这些特点使得该模型能同步反映水流与河床相互作用和制约的关系,并能用于计算和模拟(1)河床长期变形;(2)非均匀质不平衡输沙;(3)冲淤过程河床组成变化;(4)冲刷极限状态床面覆盖作用.此外,模型还具有稳定性能好,计算步长大的特点.     

冲积河流河床形态判别标准

冲积河流河床形态判别标准［印度］Ｐ．Ｋ．Ｓｗａｍｅｅ等１前言在冲积河流上，由于水流和泥沙特性的变化，床面和水面的形态特征随之发生变化。１９５９年，加德和艾伯森根据床面和水面类型的特点，把它们加以分类并称之为水流情势（ｒｉｇｉｍｅｓｏｆｆｌｏｗ）。此处...     

冲积河流的水流挟沙能力

在前人研究成果的基础上分析了水流挟沙的物理模式，以挟沙水流紊动能量方程为理论基础，得出了紊动能产生项和粘性耗散项的表达式，由此推导出适用于水流的紊流三区(光滑区、过渡区和粗糙区)的挟沙能力计算式，依据天然河流实测资料和室内水槽试验资料，验证了该水流挟沙能力计算式．针对该计算式分析了影响水流挟沙能力的因素．     

冲积河流河床稳定性综合指标

冲积河流河床稳定性指标在实践中是判断河流泥沙运动强度、沙丘运动引起的河床变形强度和划分河型的依据。河流动力学研究成果表明,河床纵向稳定性取决于河道纵向水流输沙能力,而纵向水流输沙能力与纵向水流参数成比例。类比于纵向稳定性与纵向水流参数的关系,认为横向稳定性与横向水流参数成比例,以及河床稳定性综合指标取决于纵向稳定性与横向稳定性的对比。经推导,得到了反映水流动力因素、河床几何尺寸和边界特征的河床稳定性综合指标一般表达式。根据天然河道和模型小河的河型资料,确定河床稳定性综合指标。该指标反映了河床综合稳定性且可以用来进行河型判别。     

基于协调发展度的冲积河流的河型判别式

借鉴社会与经济或环境与经济的协调发展理念,利用长江、黄河等12个河段的实测资料,研究了河型的影响因子对河型的影响权重,建立了河流系统的协调发展度判别式,用来判断冲积河流的河型.研究认为:河流边界条件对河型的影响大于来水来沙条件;弯曲河流的协调发展度大于游荡河流和过渡河流.根据协调发展度大的河流比协调发展度小的河流稳定有序,可以为冲积河流的河型分类与判别提供有力的理论依据和具体的计算方法.     

冲积河流河型自然分类方法研究

借鉴植物分类学、动物分类学的理论和方法,提出了河型自然分类方法,并基于河流地貌学理论进行了逻辑推理。在地球内力一定的条件下,冲积河流河型是由河道水流对河道的侵蚀、堆积、不侵蚀不堆积3种作用过程所形成的;冲积河流河型是由冲积河流输沙平衡的状态过程所形成的。     

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。     

黄河下游高含沙量洪水不同粒径泥沙的淤积调整

本文着重分析了高含沙量洪水期，黄河下游河道不同粒径组泥沙的淤积调整情况。指出了高含沙洪水的调整主要在高材以上河段。洪峰流量大小对泥沙过距离输送的影响是有限的。河道淤积量的大小取决于来不不含沙量的高低和来沙粗细。     

冲积河流河床综合稳定性指标研究

根据河床演变理论,利用已有的基本公式,导出了冲积河流河床绝对稳定应满足的水沙床无量纲数（量）条件,由此建立了由水沙床因素构成的实用冲积河流稳定程度函数公式。基于该公式建立了冲积河流河床综合稳定性指标以及对应的河型判别准则,然后利用黄河下游11年资料和渭河部分资料进行了初步验证。计算表明,建立的冲积河流河床综合稳定性指标以及对应的河型判别准则是合理和有效的,可以利用该判别方法预测大型河流因水沙条件改变而导致的河型变化趋势。     

高含沙河流河床形态的研究

河床形态一直是生产实践中关心的问题，目前关于高含沙时的河相关系论述较少。作者根据河流自动调整的特征，建立了多沙河流河床形态新的模式，模式中重视水流河床的泥沙交换引起的床沙粒径的变化。以水槽实验资料和黄河支流实测资料为依据，对模式进行了论证。结果表明该模式能较好地反映高含沙河流河床形态的变化规律。     

河道冲刷和清水水流河床冲刷率

在冲积河流里。水流条件变化如洪水、水库泄放清水、河道渠化等使挟沙力不饱和引起冲刷，称为河道冲刷。这与水工建筑造成的局部冲刷不同。河道冲刷深度主要决定于冲刷率和冲刷历时。本研究通过对各种泥沙大量实验，证明了河床冲刷率正比于水流提供的冲刷功率并依赖于泥沙粒径和容重，首次提出了冲刷率公式。经验证，该公式可以用于非恒定流输沙和河流洪水冲刷计算。     

大量引水对黄河下游河流形态发展的影响

通过一维形态动力模型分析水沙沿程变化对河流形态平衡的影响，从而得出黄河下游长期大量引水将引起河床纵剖面逐渐凸起抬高的结论。河流沿程输沙能力减弱使得大量泥沙沉淀淤积，将形成与其他河流相反的河流纵剖面。由于高输沙率以及由此导致的形态时标的相对缩短，因此其发展将在很长时间里值得注意。分析是基于恒定流状态下一维模型的形态平衡，其中运用了大量重要的假设、简化，许多问题、结论都有待于继续分析研究。首先，所用的一维模型是否适用于黄河下游特别是河南段，此段河面较宽，形态发展远远突破了一维模型的范围，对于较细的高含沙水流，输沙率是否只与局部流速有关也是一个问题。然而早期研究证明，对于如此复杂的河流，基于输沙能力观点建立的一维形态动力模型可以用于研究大范围的形态发展；其次，分析中运用的恒定流量与流量季节性变化非常大的黄河极不相符。事实上，个别流量不能充分决定河流的一维形态平衡，然而在分析类似于引水等人类活动对于其他许多河流形态发展的影响时，已经证明基于这种简化的分析还是很有用的。     

U型弯道流速变化的物理模型研究

每年，邻近河道的农田、公路和建筑物会由于水流冲刷、河道变迁以及河流的弯曲发展而受到破坏，这种现象发生在河流弯道处，这是因为水流流态和流速在弯道处发生变化而影响到泥沙输送、冲坑形状以及泥沙淤积。因此，研究弯道处的水流特性对设计标准的选择和桥梁、防冲坝以及侧入水口等涉河建筑物位置的选定意义重大。同样，对于改善河道亦有效用。     

山区河流阶梯-深潭的发育及其稳定河床的作用

山区河流的河床经常呈现阶梯-深潭地貌。本文对阶梯-深潭的发育机理进行了实验研究，发现阶梯-深潭系统的发育是冲积河道适应水流条件在垂向进行自动调整的结果。对河床床面结构随水流强度改变而变化的研究证明阶梯-深潭增大水流阻力，使不同粒径的床沙承受不同的剪切力，因而对稳定河床有着显著的作用。文章还根据对水流剪切力和泥沙起动拖曳力的对比验证了这种稳定性。     

黄河下游节水减淤的高含沙输沙方式商榷

本文回顾了近２０年有关利用高含沙水流解决黄河下游泥沙问题的研究过程，并节省输沙用水、人为产生高含沙水流、泥沙堆放地点等问题。认为通过小浪底水库对泥沙进行多年调节，产生有利的水沙组合，改进高村以上宽浅游荡河道为窄深河槽，再利用窄深河槽输送高含沙水流经的措施是解决黄河下游防洪、减淤问题的有效措施。     

黄河下游游荡性可道治理方向探讨——兼论河槽形态与河型

本文首先指出：黄河下游生产堤的存在不是产生二级悬河的主要原因，治理宽浅游荡河段的方向是塑造窄深河槽。不同河段的对比分析表明，宽浅河流总是顺直的，而只有窄深河槽的河段才能形成弯曲性河流。本文对不同的来水沙条件下黄河下游游荡性河段的河槽形态变化进行了较为全面的分析研究，发现高含沙洪水能塑造窄深河槽，游荡性河段较陡的比降是造成河槽不稳定的因素，在天然来水来沙条件下，河床调整吴恶性循环，只有特殊的水沙组合才能对其进行改造。因此，主要由高含沙洪水输送泥沙，塌滩的低含沙洪水很少发和的北洛河模式可称最优。     

三门峡水库不同运用时期下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整趋势

通过分析黄河下游河道的实测水沙资料，对三门峡水库不同运用时间下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整进行了分析，比较，得出了近３０年下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整趋势，即淤积有，较大幅度地减少，其中汛期淤积量减少非汛期河道由淤积状态转变为冲刷状态；在滞洪排沙运用条件下，出现以粗泥沙为主的淤积；在蓄清排浑运用条件下，由于来水来沙减少，河道淤积明显减少。     

黄河下游不同含沙量洪水对河道冲淤的影响

通过对黄河下游洪水进行分类对比，系统地分析了各类洪水水沙特性、冲淤规律，着重强调了1986年以来水泥冲淤特性。研究了不同含沙量级洪水对河道冲淤的影响作用。研究表明，一般洪水对冲淤影响最大的因素是含沙量，高含沙洪水是来沙量，低含沙洪水的来水量。     

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。