冲积河流河床演变的滞后响应模型-Ⅱ模型应用

采用三门峡库区累计淤积量、潼关高程、黄河下游高村站平滩面积和利津站平滩流量、科罗拉多河建库后的下游河床冲刷、密苏里河建库后的下游河道展宽以及图尔特北叉河在圣海伦火山爆发后的河床升降资料,对前文建立的滞后响应模型的三种计算模式,包括通用积分模式、单步解析模式和多步递推模式的合理性和适用性进行了检验。三种计算模式的计算结果与实测值均吻合较好,表明滞后响应模型能够很好地描述河床演变中存在的滞后响应现象和前期累计影响,对定量研究冲积河流河床演变的滞后响应具有重要的理论意义和实际价值。     

冲积河流平滩流量的滞后响应模型

基于冲积河流自动调整的基本原理,根据河床在受到外界扰动后调整速率与其当前状态与平衡状态之间的差值成正比的基本规律,提出了冲积河流平滩流量的滞后响应模型,阐明了前期水沙条件对平滩流量滞后影响的物理本质.采用黄河下游5个主要测站1960~2003年实测平滩流量资料对滞后响应模型进行了检验,结果表明所建模型能够反映平滩流量的滞后响应过程,而且在水沙条件发生变化时,该河段通过冲淤调整达到新的平衡状态的时间约为5年.     

冲积河流河床横向变形的初步数学模拟

本文从宏观角度对主槽摆动与坍岸等河床横向变形进行了数学模拟,用黄河、长江一些资料验算表明,本模型可估算主槽摆动与坍岸的相对数量及河床演变过程中断面形态的演变趋势. 冲积河流河床横向变形是研究冲积河流河床演变的一个重要问题,对两岸国民经济建设有着重要的意义.不少学者都对此作过一些考虑.本文试图从宏观角度对主流摆动与坍岸进行数学模拟,并通过断面形态的变化影响水沙演算.     

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...     

冲积性河流河床横断面形态研究与进展

冲积性河流河床横断面形态的变化调整,不仅影响河流的排洪输沙能力,而且还会影响河流两岸堤防的安全与稳定、岸边土地的规划利用及居民的正常生活生产。为此,深入研究河道横断面形态调整规律及其机理具有重要意义。主要对冲积性河流河床横断面形态现有研究成果和进展进行总结,归纳现有研究方法的优点与不足,提出有待进一步研究的问题:①现有研究手段和方法的完善。基于实测资料的经验分析,虽然简单方便,但其局限性很大,许多成果只对具体的实例有较好的适应性;而数学模型仅能模拟室内模型小河或人工渠道的调整过程,对于复杂天然河流的模拟,还需要进一步完善。②注重实测资料分析与理论研究的结合,深化对河床断面形态调整内在机理的理论认识。目前较为流行的力学理论、线性理论和滞后响应理论所建立的模型中各个影响参数和调整的内在机理都还有待进一步研究细化。③应拓展现有计算方法的应用范围。以往的计算方法一般是针对某一特定河段建立的,缺乏在其他河段的应用,需要扩大应用计算方法的适用范围,提高实用性。     

河床演变与河床组成的关系

本文主要结合近几年来长航科研所对长江芦家河河段的水文、泥沙观测资料和河床组成勘探资料，对河床演变与河床组成的关系作初步分析。     

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。     

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。     

长江沙市段断面面积对水沙变异的滞后响应研究

通过长江中游沙市站的实测水沙、断面资料的分析表明,沙市站河槽形态的调整对水沙变异存在一定滞后性。为了研究沙市河段河床演变的滞后响应规律,从3个方面对适用于黄河流域的河床演变滞后响应模型进行改进:①以沙市站多年平均枯水位下的断面面积作为滞后响应模型的特征变量;②引入“年组合流量”概念;③在模型迭代公式中使用分段函数,从而得到适用于沙市河段的河床演变滞后响应模型。利用模型迭代公式进行计算,结果表明改进后的河床演变滞后响应模型计算精度R²处于0.7~0.8之间,可以很好地描述沙市站河槽形态的调整规律。     

冲积河流对活动构造的响应

冲积河流对构造活动极其敏感,是进行研究活动构造研究的很好载体。文章通过对前人研究成果的总结和分析,介绍了冲积河流的类型和河流构造变形的类型,对水系网络、湖泊型式、河流阶地等主要的响应活动构造的河流构造地貌及其构造变形特征进行了阐述。     

监利站平滩面积对水沙条件变化的滞后响应

河床对水沙条件变化的滞后调整过程已被众多研究者通过实测资料分析所证实。以荆江河段上的监利站为研究对象,选定平滩面积作为反映河床调整的参数,通过分析河道平滩面积调整的滞后响应过程与特点,探讨其响应调整规律,并建立与之相适应的滞后响应模型。研究表明,监利站的前期来水来沙条件对当前平滩面积调整的影响真实存在,滞后响应理论同样适用于长江荆江河段的监利站。同时,通过对适用于黄河流域的滞后响应模型(即黄河滞后响应模型)进行改进,建立了适用于监利站的平滩面积滞后响应模型。     

河流交汇口河床地貌演变研究进展

综述了20世纪80年代以来河流交汇口河床地貌演变研究取得的主要成果,总结了不同类型交汇口水流特性以及地貌特征。影响交汇口河床地貌的主要因素为干、支流交汇角与干、支流汇流比,已取得的研究成果主要是基于数值模拟和水槽试验的理论研究,应加强对天然交汇口河床地貌演变的研究,尤其是加强河流生态修复、河流水污染治理和河道疏浚等应用性研究工作。     

引水工程对河流河床演变的影响

总结了有坝和无坝引水工程修建后对工程附近及下游河床演变产生的影响 ,评述了多口分流引水对黄河下游河道冲淤的影响 ,以及引水工程对河口河床演变的影响。     

冲积河流平衡理论在长江中下游河床演变中的应用性检验

冲积河流演变规律的认识长期以来一直以经验性或半经验半理论性为主,缺乏坚实的理论指导。冲积河流平衡理论的建立利用了河道形态自动调整变分原理,但这一理论在大江大河中的实际应用性尚未得到检验。以长江中下游的河道形态特征为研究对象,详细对比分析河流平衡状态下的理论河道形态与实际观测值的差别。分析结果表明,输沙函数的选取对河道平衡形态的理论结果有很大的影响;长江中下游河段实测河道形态数据,与由基于冲积河流平衡理论建立的推移质输沙函数计算得到的理论河道平衡形态接近程度最高,冲积河流平衡理论在长江中下游河流演变中具有很好的实际应用性。     

天山北坡河流冲刷演变模拟计算：——以头屯河为例

本文以头屯河为例，详尽探讨了天山北坡山溪性河流不同状态的河道冲刷、侵蚀及泥沙输移对河流形态演变的影响，阐述了河流在自动调整过程中，河床的演变趋向、演变速率及演变过程，并对河床横断面及纵剖面的形态变化进行了分析和模拟计算。     

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。     

冲积河床的河床阻力

本文利用520组水槽实验资料对修正的Engelund-Fredsoe(1982)床面阻力公式进行了检验，该公式虽然反映了阻力变化的趋势，但公式的总体精度有待进一步提高。作者通过分析影响床面阻力的水沙因子，利用泥沙实验数据建立了新的床面阻力公式，并利用第一作者收集整理的国内外2261组水槽实验资料和592组河渠观测资料进行了检验，检验结果表明该公式的精度令人满意     

平滩流量滞后响应模型的改进

针对冲积河流平滩流量滞后响应模型中存在的不足,对模型进行了两方面的修正:一是对原模型的结构形式进行了修正,包括调整了初始年份平滩流量平衡值Qe0的影响权重,推导了不同年份采用不同参数β时的模型方程;二是对模型中参数的计算方法进行了修正,包括考虑洪峰流量的影响修正了平滩流量平衡值Qe的计算方法,考虑汛期流量的影响修正了参数β的计算方法。利用黄河下游花园口、高村、孙口、艾山和利津五个水文站的实测资料对改进的模型进行验证,结果表明,修正后的模型反映了平滩流量随水沙条件改变的调整规律,模型计算精度有较大提高。     

冲积河流自动调整机理研究综述

本文概述了冲积河流自动调整机理的各种理论和假说。结合一些天然河流资料,对这些理论和假说进行了讨论,指出存在的问题,并对今后的研究趋势提出了初浅的看法。     

黄河下游高村站平滩面积的滞后响应模型

本文基于平滩面积的调整速率与当前的平滩面积和平衡值之间的差值成正比的概念,建立了黄河下游高村站平滩面积的滞后响应模型,考虑了水沙条件变化对平滩面积的累积影响,分析了平滩面积对水沙条件的滞后响应规律。结果表明,当年平滩面积的调整是前期连续几年水沙条件累积作用的结果,且包括当年在内的近期4-5年内水沙条件的累积作用较为明显,越往前的水沙条件对当年平滩面积的累积作用越小。