V型断面河流推移质输沙率的探讨

在假定河道顺直，水流流向与河道平行且不产生的环流的情况下，本文分配了Ｖ型断面河流泥沙的起动条件，导出了Ｖ型断面河流岸坡与矩形断面河流床面泥沙起动拖曳力关系，根据Ｐ．Ｄｕｂｏｙｓ的推移质运动拖曳力理论，以通用性较好的Ｍｅｙｅｒ－Ｐｅｔｅｒ－Ｍｕｌｌｅｒ公式为基础，得到了适用于山区流域Ｖ型断面河流的推移质输沙率公式，该公式以物理机理为基础，能弥补许多学者用矩形水槽率定的推移质公式应用的局限性。     

山区河流河床形态对推移质输沙率影响的试验研究

为探索山区卵砾石河流推移质运动受水流条件和河床形态的影响规律,开展了大比降浅水流动条件下卵砾石输移的室内水槽试验,获得了两组泥沙组成的19个流量条件下的水流、泥沙及河床三维地形场数据。结合室内水槽试验及文献中的天然河流输沙观测数据,分析了不同水沙输移阶段水流阻力、河床形态与推移质运动之间的关系。试验结果表明:河床阻力系数随着河床形态强度参数增大而增大,形态阻力与河床形态强度参数相关性更强。在泥沙补给充分阶段,推移质输沙率与床面阻力、形态阻力及河床形态强度参数均呈正相关关系;在泥沙补给不充分的水流冲刷阶段,推移质输沙率随河床形态强度参数增大而减小。     

黄河上游河道水力几何形态关系分析

根据黄河上游干流10个水文断面的多年实测资料,分析了黄河上游不同断面及不同河段的水面宽、水深、流速与流量之间的关系,并探讨了水力几何形态关系中各相关参数的沿程变化特征。结果表明：在整个上游河段,水面宽随流量的变化速率较小,其中上游上段的水力几何形态主要通过流量对水深和流速的共同影响来实现,上游下段则主要通过流量对流速的影响来实现;黄河上游水力几何形态关系与黄河下游及国内外其他河流相比,有相似也有差异,这与该河段的地貌及河道边界条件有关,也与人类活动的影响有关。     

辽河中下游段河道演变及水力几何形态研究

文中根据辽河中下游河段实测地形资料,从河道横断面、纵剖面、平面及主河槽演变规律几个方面,对辽河中下游河段近期河道演变规律进行分析研究,预计今后一段时期内,该河段总体上仍将维持现有河势,为辽河中下游河段两岸经济建设发展提供有利条件。     

黄河源区典型弯曲河流的几何形态特征

黄河源区支流白河和黑河位于青藏高原东北部若尔盖盆地的东部,河道蜿蜒曲折,是典型弯曲型河流,研究其弯曲河道的一般形态规律,有利于认识青藏高原弯曲河流的发育条件和形态特征。基于遥感图像、DEM和野外调查,利用ArcGIS提取了白河和黑河的河网,计算了沿程的纵比降,并测算了河道宽度、弯曲度、河谷宽度和牛轭湖数量。白河和黑河的统计河段平均弯曲度分别为1.68和2.46,黑河平均弯曲度大于白河的主要原因是黑河的多年平均流量和河道纵比降均小于白河。白河单位河长的牛轭湖数量沿程由多变少,黑河单位河长的牛轭湖数量沿程趋于均匀,且牛轭湖数量多于白河,说明黑河沿程保持更高的自然裁弯频率。     

黄河内蒙古河段河道演变及水力几何形态研究

黄河内蒙古河段的凌汛年年发生,多次引起河道决口导致洪水灾害.为了提供有效的防洪措施,选取不同河型段中的代表性河道断面,来研究其河道演变特征及其主要影响因素,并从水力几何形态关系上剖析其内在驱动因子.结果表明,河岸组成物质的极大不同决定了各个断面的演变特性及其所在河段的河型差别.以基岩河岸为主的磴口河段的河道最为稳定;以泥质河岸为特征的头道拐断面所在的顺直河段次之;以泥质砂质二元河岸结构为主的三湖河口断面所在的弯曲河流段很不稳定;而以砂质河岸为主的巴彦高勒断面所在的辫状河段最不稳定.河道的演变势必引起其水力几何形态关系的调整,在黄河内蒙古河段,随着流量的变化其水力几何形态的调整主要是通过影响水深和流速来实现的.巴彦高勒断面是上述调整中表现最明显的断面,因此,它所在的河段也是容易决口的河段.三湖河口所在河段的一系列凹岸的强烈冲刷引起河道大幅度摆动,从而也是河道决口的潜在河段.黄河内蒙古河段的河流治理的侧重点应该针对巴彦高勒断面所在的辫状河段和三湖河口断面所在的弯曲河段.对辫状河段要加强整个河段的河岸防护,对弯曲河段以工程防护手段侧重遏制其凹岸的坍塌后退.     

天然河流沙质河床上器测推移质输沙率含义的商榷

作者基于天然河流沙质河床上的推移质和悬移质两类运动形式的泥沙,不存在一个能够截然划分的界面,认为在沙质河床上利用推移质采样器实测的推移质输沙率,其组成不都是推移质泥沙,其中尚包括悬移质中的床沙质泥沙。为此,本文分析了长江中游干流宜昌和汉口水文站河段利用推移质采样器实测的推移质输沙率和与之相应测次的、按测时水沙条件计算的临底流层内悬移质中床沙质泥沙输沙率的相关关系,论证了沙质河床上器测推移质输沙率中推移质泥沙和悬移质中床沙质泥沙组成的机理。     

冲积河流推移质输沙最优河道形态影响因素理论分析

为从理论上确定水沙动力、阻力和边界条件对冲积河流推移质输沙最优河道形态和最小比降的影响,基于 水力半径分割方法将河床整体糙率划分为河岸糙率和河底糙率;采用河道形态自动调整变分方法,以等腰梯形为 河道过水断面,推导推移质输沙率与河道形态的关系,分析河岸与河底相对糙率、河岸坡角、流量、输沙率、中值 粒径和河底糙率对最优河道形态和最小比降的影响。结果表明：最优河道形态和最小比降随河岸与河底相对糙 率的增大而减小,随河岸坡角的增大而增大。流量或者河底糙率的增加将使最小比降减小,同时造成最优河道形 态趋向窄深。输沙率或者中值粒径的增加将使最小比降增大,但两者对最优河道形态演变的影响不同,输沙率增 大将使最优河道形态向宽浅发展,而中值粒径增加将使最优河道形态向窄深发展。     

河道推移质最大输沙能力影响因素敏感性分析

河道推移质最大输沙能力受到水动力和河道边界多因素的共同影响。采用水力半径分割方法,以河岸坡角为θ的等腰梯形为过水断面,λ为河岸与河底的相对糙率,d₅₀为床沙中值粒径,n_b为河底糙率系数,Q为流量,S为比降,利用变分方法解析各因子对河道的推移质最大输沙能力和相应最优河道形态的影响程度。结果表明：河道推移质最大输沙率随着λ的增大而增大,随着θ的增大而减小,即河岸糙率的相对增大或河岸坡度的减小都会提升最大输沙能力;流量Q、比降S的增大,均可提升最大输沙能力;河底糙率系数n_b减小、流量维持不变将会降低最大输沙能力,床沙中值粒径d₅₀减小则会提升最大输沙能力;既不特别宽浅又不特别窄深的河道具有最大的推移质输沙能力。     

河岸与河底相对粗糙度对河道平衡形态的影响研究

边界条件对河流地貌形态具有重要影响,基于河道边界阻力水力半径分割方法,利用变分方法研究河岸与河底相对粗糙度对冲积河流平衡河道形态的影响.结果表明,河岸与河底相对粗糙度对河流达到平衡时的最大输沙率有一定的影响,但对河道平衡形态的影响非常显著.在临界和平均水力几何形态关系式中,随着河岸与河底相对粗糙度的增大,河宽关系式的系...     

利用河流平衡理论检验推移质输沙函数的应用性

推移质输沙函数多根据试验资料建立,在实际应用中往往会给出相去甚远的预测,对河流平衡形态影响显著。本研究利用河流平衡理论检验推移质输移通式Φ=cb(τ0*-τ*c)β中各参数对河道平衡形态的影响,式中Φ为无量纲推移质输沙强度,τ0*为无量纲水流平均剪切应力,cb、τ*c和β为输沙参数,分别代表输沙系数、无量纲水流临界剪切力和输沙指数。引入河道过水断面的宽度与平均水深的比值作为表征断面形态的无量纲参数,基于变分原理的图形分析结果表明,输沙通式中指数β的选取是影响平衡河道形态的重要因素。结合长江中游监利河段河道形态实际观测数据,对比分析已有推移质输沙函数对河道平衡形态的定量影响,结果表明β=5/3时河流平衡理论具有很好的实际应用性。     

冲积河流滩槽定量划分方法及应用

通过理论分析与数值计算,研究了冲积河流漫滩水流水力因子的变化特性。结果表明,断面平均流速在漫滩瞬间迅速减小,然后逐渐增大;断面综合动能修正系数、动量修正系数均随水深而缓慢增加,在漫滩瞬间迅速增大,随即快速减小。根据漫滩水流水力因子沿水深的变化特性,提出采用断面横向平均流速为判别因子以定量划分复式断面的滩与槽。此外,文中将其应用于黄河下游漫滩水流的水沙数值模拟,其结果与实际情况符合较好。     

基于最小能耗原理的稳定渠道断面形状

基于最小能耗原理,本文提出了一种稳定渠道断面设计的新方法。在构造稳定渠道断面形状求解的泛函极值问题的基础上,利用变分法推导出的稳定渠道断面为形式简单的圆弧形曲线。该圆弧形曲线形状实际上是将水力学中的水力最佳断面推广到考虑边坡稳定的情况。结合渠道阻力关系及临界起动切应力,可得到稳定渠道水力几何形态设计的方法。与其它形式的稳定断面形状比较显示,本文方法与Diplas和Vigilar的断面模型较为接近。同时验证结果表明,本文方法与实测资料相吻合。     

黄河下游河道巨大的输沙能力与平衡的趋向性——“黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之二

尽管黄河下游河道以堆积性著称,河底、水面不断抬高,但在长期水沙作用下,特别是河流的自动调整和反馈迅速,其平衡的趋向性也很明显。从上、下河段挟沙能力及典型资料看,当流量为1000~4000 m3/s时,上段(河南河段)挟沙能力与下段(山东河段)之比为1.049~0.915,即流量小于2000 m3/s时,上段挟沙能力大于下段;而当流量大于2500 m3/s时,下段挟沙能力则大于上段;流量为2300 m3/s时,上、下河段基本平衡。从多年平均过程看,如果不考虑高含沙洪水,不漫滩,流量沿程不变,下段输沙量为上段输沙量的1.01倍,也说明多年输沙量是平衡的。特别是从1960年9月至1996年10月的资料看,三门峡至利津河段淤积36.32亿t,其中20次高含沙量洪水淤积37.22亿t,若不计高含沙洪水,则全河冲刷0.90亿t,占来沙348亿t的0.26%。     

青藏高原山区河流广义河相关系与多频率沿程河相关系

山区河流地貌由流域来水来沙和地质地貌等下垫面背景因素决定,基岩限制性河段与冲积河段相间分布,这些河流是否存在稳定的河相关系,是山区河流地貌演变研究亟待回答的重要问题.本研究以发源于青藏高原的六大水系共129个水文测验断面的实测流量和实测大断面数据为主要数据源,以青藏高原六大水系的沿程河相关系为研究对象,探讨了同一河段与...     

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。     

水沙条件对黄河下游河床演变影响的分析途径──兼论水沙与断面形态关系

根据黄河等河流的实测资料，分析来水来沙大小及其过程对河床演变的影响，提出断面形态与来流大小、过程的定量关系。以黄河为例，探讨了水沙搭配对河道冲刷与淤积的作用。     

平衡纵剖面数值试验及其对防洪的影响研究

本文采用一维非恒定流非均匀沙的水沙数学模型，以长江中游螺山汉口河段为背景，进行了根化数值模拟试验，分析了该概化河段平衡纵剖面的变化规律及其与上游来水来沙条件的关系，并和相应的理论公式进行了比较。在此基础上，对水沙条件发生较在变化时的平衡纵比降以及带来的对长江中下游防洪的影响进行了分析。     

The effect of land use on channel geometry and sediment distribution in gravel mantled bedrock streams,Illinois River watershed,Arkansas

Headwater stream morphology is a direct reflection of watershed characteristics and therefore can inform our understanding of anthropogenic influence on channel geometry and sediment dynamics. Little knowledge of the geomorphology of headwater streams in the Ozark Plateaus region of northwest Arkansas exists. The Illinois River watershed, in northwest Arkansas, is of critical interest within the region because of land use changes in the headwaters due to rapid population growth. A mixture of forest and agricultural (open pasture and poultry houses) land use dominates the watershed, but urban areas are rapidly expanding. These land use types: forest, agriculture and urban are an effective proxy for increasing anthropogenic disturbance. Analysis of longitudinal profile, cross‐section and sediment distribution in streams from each land use type shows a strong trend of increasing slope and channel cross‐sectional area with a greater degree of anthropogenic disturbance. Additionally, urban streams are characterized by the presence of exposed bedrock in the stream bed, while agricultural and forested streams are gravel mantled. These data have important implications for current and future stream management policies and practices regionally. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.