游荡型河流的平面二维水沙数学模型

本文为反映游荡性河流在水流弯曲、分汊等作用下所导致的环流输沙作用，首先在悬移质泥沙对流扩散方程中增加了横向输沙项，然后引入适合黄河粘性沙构成河岸物质的塌岸模式和局部动网格技术和网格融合技术等基础性研究成果，解决了河岸变形模拟、调整工程导致网格再生、床沙级配等关键性难题，首次开发出可模拟游荡性河床演变且可反映河道整治工程作用的平面二维水沙数学模型。最后，以黄河下游柳园口~夹河滩河段为例，应用本文模型对游荡型河流河势变化进行了数值模拟。其结果表明，本模型能够真实的模拟出游荡型河流独特的河床演变过程。     

黄河游荡型河段河势变化数学模型

在已有成果的基础上,通过解决水流横向输沙模拟、滩岸在水力冲刷与重力坍塌作用下的变形计算及其数值计算的适应性等关键性难题,首次开发出了可模拟黄河游荡型河道河势变化的数学模型.初步验证结果表明,该模型能够反映游荡型河流河床的演变特征,可用于黄河下游游荡型河道河势变化的模拟计算.     

基于最小可用能耗率原理的河流水沙数学模型

本文把河流视为具有能量紊动黏性热耗散结构的开放系统，根据耗散结构的熵和能耗理论，提出了保持冲积河流稳定的最小可用能耗率原理和公式。该原理全面地反映了河道输水输沙的能耗特性，在数学上完整地表达了冲积河流河床演变的基本原理——自动调整作用原理。应用该原理的公式封闭河床演变方程组，建立了冲积河流河道输水输沙优化的数学模型，根据该模型的计算结果分析了黄河下游河道输水输沙的规律，并解释了河床演变的各种现象。应用该模型计算了黄河下游各河段输水输沙优化的临界指标，并提出了有利于改善小浪底水库调水调沙运用的建议，为小浪底水库调水调沙提供参考。     

俄罗斯河流生态安全及其与输沙和河床演变的关系

河流生态安全与可利用水资源、水质和危险水文情势变化等因素密切相关，这些因素的变化会对社会、经济和生态产生危害，而河床演变是导致危害实际发生的原因。本文论述了俄罗斯河流的生态安全及其与河道输沙和河床演变的关系。     

河道调整研究现状及其对黄河下游游荡型河道调整的启示

系统梳理了河道调整研究现状,全面论述了与冲积河流调整相关的河相关系、不同边界下河道调整过程、冲积河流线性理论的研究现状及发展动态。新形势下黄河下游游荡型河道调整应重点研究水沙变化与有限控制边界对河道调整的耦合效应、河道断面自调整数理分析中断面形态假定、有限控制边界条件下游荡型河流主槽摆动幅度和频率等问题,这不仅有助于加深对游荡型河道河床演变规律的认识,而且对于河道调整趋势预测、河道整治等具有重要的理论意义。     

黄河下游游荡型河道整治效果评估

从河势流路稳定性和河床稳定性等方面分析了黄河下游游荡型河道整治对河势的控制效果。结果表明:经采用微弯型整治方案后,游荡型河段的主溜平均摆动范围逐渐减小,河流稳定性明显提高;每处工程稳定靠溜长度不小于2300 m、工程长4 500 m左右,可以基本稳定游荡型河道的河势,但主流仍会在一定范围内变化。     

分段整治实现游荡型河道整治的有机统一

在分析黄河游荡型河道形态和河床演变特点的基础上，结合河工模型试验结果，指出游荡型河道进一步整治需坚持继承和发展的观点，抓控制性工程建设的同时，要注意“节点工程”与“微弯型河道整治措施”相结合。根据游荡型河道形态，把河道分为若干小河段，实行整体整治与分段整治相结合，实现游荡型河道整治的有机统一。     

游荡型河段水沙数学模型研究

游荡型河段河道宽浅不一、主流摆动幅度大,水沙运动及河床演变极为复杂,水沙数学模型中存在的问题也最为突出。在对现有研究成果及游荡性河道特性分析的基础上,结合实测水沙资料,考虑游荡型河道水沙条件、地形条件变化剧烈的特点,通过建立能够反映游荡型河道特性的阻力、挟沙力沿河宽分布计算的公式,提出了游荡型河道主流摆动的计算模式。同时,结合现有的河岸崩塌计算模式,建立了游荡型河段水沙数学模型,并将该模型应用到黄河下游花园口—辛寨天然河段。结果表明：该模型不仅能较好地模拟出不同时期主流线摆动情况,还能模拟出河床的纵向冲淤以及横向变形,计算结果与实测值符合较好,说明该模型能够反映游荡型河道的特性。     

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。     

人类活动对汾河下游河床演变的影响

随着经济建设的快速发展，人类为开发利用水资源而兴建了大量水库和引水工程，改变了河流的水沙系列，为防洪和开发滩涂进行的河道整治影响甚至改变了河床的自然演变。人类活动已成为影响河床演变的一个重要因素、我们在改变河床自然演变规律、取得工程效益的同时，也将可能在为工程本身付出相应的代价。为了使河道整治更好地适应河床演变规律，减少河道工程的负作用，本文分析了汾河下游河道整治工程对河床演变的影响，以便为以后的河道整治提供一些参考。１汾河下游河道概况晋中与临汾交界王庄以下至入黄口庙前为汾河下游。按照河型大致分…     

黄河下游游荡性河道双岸整治方案研究

作者针对黄河下游游荡性河槽极为宽浅，河床极不稳定，目前的河道整治宽度过大，不利于洪水期控导河势与河床的集中冲刷，必须双岸同时整治，缩窄河宽；从有利于排洪输沙需求出发，应按洪水较顺直河势，因地制宜，因势利导的原则规划流路。两岸同时整治后，在小浪底水库下泄清水冲刷期，可控制滩地坍塌、河槽展宽，使冲刷向纵深方向发展，有利于使河槽过流能力迅速增大。为水库泥沙多年调节排沙期利用洪水集中排沙入海创造条件，使近期作用与远期整治效果紧密结合。形成窄深、归顺 、稳定、且有窄槽宽滩的输水输沙通道。     

小浪底水库拦沙期下游游荡性河段演变趋势研究

通过物理模型试验并结合数学模型计算分析，研究了小浪底水库拦沙期下游游荡性河段的河床演变问题。主要结果表明：（１）小浪底水库拦沙期下游河段自上而下将出现没程度的冲刷，受工程控制较好的河段，河床冲刷以下切为主，而控制较差的河段，河床下切的同时伴随着展宽，塌滩严重。（２）河床冲刷后使河道排泄能力加大，对河床变化过程的影响显著，河床综合稳定性增大，但河型并未转化，（３）游荡性河段冲刷期经常出现水流集中持续     

荆江河段崩岸机理及多尺度模拟方法

三峡工程运用后,进入荆江河段的水沙条件大幅度改变,导致近期崩岸频繁发生,影响局部河段的河势稳定及河道防洪安全。荆江段河岸组成一般为上层黏性土、下层沙土的二元结构,在近岸水流冲刷及河道水位涨落过程中受多种因素作用而发生崩塌。以往崩岸模拟考虑因素少,且相关参数难以量化确定。将河流动力学与土力学结合,提出了荆江段河岸土体物理特性与抗剪、抗冲及抗拉强度三大力学特性的量化指标,建立了上、下荆江二元结构河岸稳定性的计算方法,揭示了坡脚冲刷、潜水位变化等因素对岸坡稳定性的影响;提出了河岸崩退过程的多尺度模拟方法,将崩岸力学模型与水沙数学模型耦合,不仅能模拟河道内水沙输移及床面冲淤过程,而且还能模拟不同二元结构河岸的崩退过程。将建立的模型应用于荆江河段典型断面、长河段及局部河段的崩岸过程模拟,计算结果与实测值总体符合较好。提出的多尺度模拟方法为荆江崩岸预测提供了理论与技术基础。     

A GIS‐based approach to mapping probabilities of river bank erosion: regulated River Tummel,Scotland

This study explores the use of Geographic Information Systems (GIS) techniques for mapping river channel planform change and bank erosion probability. The method used is primarily based on an approach developed by Graf (Graf, W.L. 1984. ‘A probabilistic approach to the spatial assessment of river channel instability’, Water Resour. Res., 20 (7), 953–962), which proposed that bank erosion probability could be determined for any given cell on a floodplain by taking into account (i) its distance laterally and in the upstream direction to the active river channel, and (ii) a value representing flood magnitudes for the given period. In this study, Graf's method is refined by using a GIS approach and by incorporating the influence of geomorphic variables, such as river bank morphology, sediment type and floodplain vegetation, on bank erosion rates. In addition, the technique is applied to a wandering gravel‐bed river of roughly 80 m width, representing a different type and size of river to that used in Graf's study. Thus, the wider applicability of the technique is tested. In addition, the analysis here covers only a short time scale (1988–1994) compared with that used by Graf. The high temporal resolution of this study is enabled by the use of aerial photography and also by the substantial channel changes that occurred within this time period as a result of several high magnitude flood events. The results of the study indicate the usefulness and validity of the approach, particularly with regard to floodplain erosion hazard mapping and the assessment of the effects of altered flood regimes and land use. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

长江中下游防洪模型研究 ——关键技术问题初步探讨

 为了深入研究三峡工程建成后长江中下游干流河道及湖区河网的泥沙运动、江湖关系变化、洪水演进等问题，拟建长江防洪模型，同时利用数学模型计算和原型资料分析对模型中主要关键技术如河网中非恒定水流数值模拟技术、实体动床模型模拟技术等进行了初步研究。提出了如何确定变态模型泥沙悬移相似条件、天然河流泥沙起动流速值、水流挟沙比尺λs等问题，并探讨了解决这些问题的途径。     

黄河下游游荡型河段洪水演进与河床变形过程的数值模拟

黄河下游游荡型河段的河床变形过程相当复杂，横向变形尤为突出，现有水沙数学模型一般仅能模拟河床纵向冲淤，不能模拟滩岸横向冲刷与崩塌，本文将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷的力学模型相结合，建立河床变形的平面二维混合模型。然后以黄河下游花园口至夹河滩的游荡型河段为例，采用该混合模型，首次较为全面地模拟了1982年汛期的洪水演进与河床变形过程。沿程最高水位、出口断面流量过程等计算值与实测值符合较好。计算结果还表现为大水时主槽冲刷，滩地淤积；小水时主槽淤积，滩地崩塌。该计算结果与游荡型河段的年内冲淤变化规律一致。     

叶尔羌河平原区游荡河型成因及治理方略探讨

以叶尔羌河中下游平原区主要水文观测断面和典型河段来水来沙条件及河床边界组成条件的分析为依据,以影响冲积平原河流河床演变的三大主要影响因素的辨识分析为基础,进行了叶尔羌河平原区游荡河型形成原因的分析,得到了叶尔羌河平原区游荡河型的首要成因是河床边界组成条件,辅助条件是来水来沙条件的初步结论,并据此建议流域治理应秉持中下游河道防洪护岸工程建设与上游大型枢纽控导工程并举的方略.     

河湾岸坡泥沙起动流速研究

通过对河湾岸坡上泥沙颗粒的受力分析,建立了相关的泥沙起动模式,从理论上推导出了对应的起动流速公式。与顺直河床的泥沙起动公式的比较表明,沙莫夫公式只是本文公式的特例。在概化的河湾岸坡水力学模型上,系统研究了不同弯道半径、水深、流量及岸坡坡度情况下泥沙的起动流速。通过验证比较表明,用本文所给公式计算的河湾岸坡泥沙起动流速与试验实测资料和前人的研究成果基本一致。     

水流移床力及河道运动力学的初步探讨

本文首次提出了水流移床力和河道运动力学的概念，并建立了水流移床力与流量脉动强度的关系。水流挟沙力是水流挟带泥沙通过河道的能力，而移床力则是水流改造河道的能力。非恒定流输沙使水流具有移床力，因而造成河道运动。研究发现，流量脉动强度愈大，移床力也愈大。不同频率的脉动对移床力有不同的贡献。在缺少河道实测运动资料的情况下，可以利用流量脉动能谱算出修正系数k推算实际水流移床力。由移床力与流量脉动的关系可以推论，水流脉动强度愈大，河道愈不稳定。利用水流移床力公式，可以计算和预测河道运动的速度和距离。