河岸植被覆盖影响下的河流演化动力特性分析

河岸植被对河道的水流运动、主槽稳定及河湾迁移等均有重要的影响,尤其是在洪水期河流的演化过程中。为分析不同密度植被护岸对河流动力过程的影响响应,本文采用自然模型实验,通过改变河岸植被种植密度及单双岸布设方式,模拟河岸有无植被种植的河流演化过程。给定相同的造床流量、坡降、泥沙粒径等水沙边界条件,设定控制变量为河岸植被覆盖率,分别为0%,20%,40%,80%。实验结果表明:(1)单岸植被覆盖其主流稳定性较两岸植被覆盖为差;(2)河岸植被越密集,水流对河床的局部扰动越强烈,河演达到稳定状态周期越长;(3)两岸植被覆盖的蜿蜒河道其稳定曲率随植被覆盖率增大而减小,较大的水流剪切力会造成较大的河湾迁移。     

连续弯道河床演变试验研究

为研究不同水流条件对弯曲河道河床演变的影响,文章开展连续弯道水槽试验,测量推移质输沙、水位、河床表面高程。结果表明：弯曲段床面的横向底坡存在折点,深槽随不同的横断面而异。同一流量下,横断面平均流速与弗罗德数变化趋势完全一致;随着流量增大,各个横断面的平均流速与弗罗德数也增大。在直线过渡段中间附近容易淤积,淤积程度随流量增大而加剧。床面高程阈值区间随流量增大而增大,床面高程由单一性变为多样性。研究成果对河道治理和改善航运有指导意义。     

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。     

植物覆盖滩地复式河槽的水流特性及近期河床演变分析——以海南万泉河下游河道为例

收集了万泉河下游河道历史地形资料,结合物理模型试验成果,系统分析了万泉河下游有植被复式河槽水流特性及近期河床演变特征。研究结果表明,万泉河下游两岸边滩及江心洲由于茂密植物的阻水作用流速较小,属滞洪区,而河道主河槽水流归槽,流速大,是主要的行洪通道。历史上万泉河下游河道呈缓慢淤积之势,河道节点对河势的控制作用较强;近十年来,万泉河下游河道主槽普遍大幅下切,植被茂密河岸岸线总体变化不大,部分裸露边滩、沙洲侵蚀后退现象明显。高强度河道采砂、岸线开发利用等人类活动及洪水造床作用是近年来万泉河下游河床演变的主要驱动因子。     

黄河下游"多来多排"的输沙机理与不淤河槽设计

冲积河道的水力几何形态在不同流量时的变化，是床面形态由沙纹逐渐进入高输沙动平整床面，引起的动床阻力变化的结果。当床面形态处于不稳定状态时，河床阻力的变化使水流处于不稳定状态，形成假潮。床面处于高输沙动平整状态时，床面上存在着强烈的底沙运动，较床沙细得多的悬沙不会在河床上落淤，故形成了悬沙“多来多排”的输沙特性。因此，床面进入高输沙动平整的水流条件是控制河床不淤的临界条件。在黄河下游床沙组成的条件下，其流速1．8～2．0m／s可作为不淤设计参数，在比降一定的条件下，可设计出不同输沙流量时的河槽宽度。     

河流再造床过程中河型变化的实验研究

河流上修建枢纽工程将改变下游河道来水来沙条件,并导致河流再造床过程。本文通过室内概化水槽实验研究了清水下泄时河道比降、入流角、流量及河床组成等因素影响河流再造床过程中河型变化的规律。研究发现,对于一定的河床组成,如果控制河槽的冲刷下切,当入流角为0时,随着比降、流量的增加,初始顺直的河槽将会展宽增大湿周从而降低消耗,河槽宽深比随比降、流量的增加而增大,随组成河床颗粒粒径的减小而增加;当入流角大于0时,随着比降的增加,初始顺直的河槽一方面增大宽深比,同时呈现弯曲特征,在一定的比降、流量及河床组成条件下,将形成具有明显弯曲特征的主槽。     

长江中下游河流地质作用与河道演变

河流水动力是改造河床与河岸最活跃的外力因素，不断地发生对河谷地质体的侵蚀、搬运和沉积-即河流地质作用。河道的演变与河流的地质作用密切相关。而河流地质作用受到河谷地质结构的制约，从河谷地质结构与河流地质作用的观点，对以下几方面进行探讨；（1）河流与其依托的河床河岸相互作用塑造了河道的形象；河流以其流量、流速、流向、流态随时空的变化，其地质作用的方式，强度也随之变化，由此发生了河道的演变；（2）河床河岸地质结构对河流地质作用的制约主导者着河道演变的趋势。（3）对长江中、下游河道现状的分析研究，探索不同河段的河道形态与河床河岸地质结构、河道地质作用的关系，探索长江中下游河道演变的特点及影响因素，以期认识河道演变的某些规律，从而找出河势宏观控制的技术与方法。     

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...     

无黏性沙质床面上冲积河湾形成和演变规律自然模型试验研究

采用无黏性中粗沙进行河流演变的自然模型试验,通过调整流量、初始河道形态等在室内模型河流中进行河湾塑造的尝试,分析冲积河流河道展宽规律,另外对典型河湾的演变规律进行试验研究。研究表明,河道的横向稳定性是河湾发育的重要条件,试验中泥沙抗冲能力的低弱使得河岸的稳定性难以保持,致使河流向分汉、游荡和辫状河型的方向发展;河岸后退的方式不但与河岸土体抗冲能力有关,而且与当地河道水动力特性和河岸坡降等因素有关;河道展宽速率反映了河流断面与水流条件不相协调的程度,随时间呈指数下降趋势,河流横断面演变所需的时间尺度远小于横向摆动所需的时间尺度;典型的河湾形态以局部扰动引起河岸失稳的方式横向发展。     

基于水动力的植被消长模型及河道植被演替模拟

针对植被斑块在河道中的演替规律,建立了概化河道下的植被斑块消长模型。该模型以二维浅水方程组为控制方程,采用有限体积法离散求解水动力参数,利用等效曼宁系数法概化植被影响,定义床面剪切力小于阈值区域为新植被生长区,大于阈值区域为植被消亡区。考虑植被阻力对水流的影响以及床面切力对植被消长的影响,建立了植被消长与水动力过程相耦合的数学模型,模拟了不同条件下的植被区演替过程,模拟过程中重点考虑了两个床面剪切力阈值和两个初始植被密度工况。计算结果表明：植被斑块在河道内的演变通常是由块状向条带状发展,较高的剪切力阈值将产生更大的最终植被面积;当剪切力阈值系数为0.5时,最终植被面积占河道总面积的比值为47%~49%;当剪切力阈值系数为0.7时,最终植被面积占比为58%~60%;不同的初始植被分布并不会对最终植被面积产生显著影响,但较大的初始植被密度会加快植被的初始生长速率,使植被面积更快达到基本稳定水平。     

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。     

兴隆水利枢纽坝基渗流控制研究

由于兴隆水利枢纽大坝坝基存在深厚的强透水粉细砂层和砂砾石层,坝基的渗透稳定性及渗漏问题成了需要重点研究的课题。对厂房坝段和泄水闸坝段坝基进行了三维渗流计算分析,着重对比分析了不同渗控措施的效果。结果表明,在设计水位条件下,采用一定的渗控措施可以使坝基粉细砂出逸坡降≤0.30;当考虑下游水位下降时,厂房坝段尾水渠粉细砂出逸坡降将>0.30,泄水闸坝段粉细砂出逸坡降将>0.20,但<0.30,粉细砂的渗透稳定更依赖于反滤保护。     

Riparian Vegetation Communities of the American Pacific Northwest are Tied to Multi‐Scale Environmental Filters

Riparia surrounding low‐order streams are dynamic environments that often support distinct biodiversity. Because of their connection to nearby uplands, riparian vegetation communities at these streams respond to many environmental filters—climatic, physical, chemical or biotic factors—that restrict what species can occur at a given location from within larger regional species pools. In this study, we examined how environmental filters originating at the landscape, watershed and reach scales correspond to riparian plant community composition across the interior Columbia and upper Missouri River basins, USA. We correlated riparian vegetation to environmental filters, identified unique communities and partitioned the variance within riparian vegetation data among filters originating at different scales. Riparian vegetation composition was strongly correlated to landscape‐scale filters including elevation, precipitation and temperature. Watershed‐scale filters such as grazing and reach filters indicative of fluvial setting were also correlated to vegetation composition, often differentiating communities with similar landscape settings. We identified 10 distinct vegetation communities. Forested communities occurred at higher elevation, moderate gradient reaches with high mean annual precipitation. Shrub–forb systems corresponded to fluvial and watershed disturbances and occurred within climates that could preclude forest establishment. Meadows corresponded to high water tables and/or high grazing activity. Variance partitioning showed that landscape‐scale filters explained the most variance within vegetation communities. Global change will alter many of the environmental filters that drive vegetation. Vegetation change may occur rapidly if local filters (e.g. fluvial process) change rapidly or may occur more slowly if larger‐order filters (e.g. climate) change slowly and without influencing local hydrogeomorphic filters. By identifying filter–vegetation relationships at large spatial scales, hypotheses can be constructed on how riparian vegetation communities may change under future environmental conditions. Published 2014. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA.     

20世纪80年代以来珠江三角洲网河区河性演变

针对20世纪80年代以来珠江三角洲网河受大规模采沙影响,其河道特性发生的显著变化,基于实测资料,从网河区河道的河床演变、水沙条件、同流量水位变化、西江和北江分流分沙变化、河槽容积及河道行洪能力等方面分析了珠三角网河区河性的演变情况。结果表明:20世纪80年代以来,网河区河床下切严重,来流量变化不大,来沙量大幅下降,同流量下水位下降明显,思贤滘对西江、北江的分水分沙有所调整,河槽容积增大,河道的行洪能力提高。随着规模取沙的减少,2005年后网河区河道进入新的平衡演变阶段。     

玉龙喀什枢纽超高面板堆石坝的渗控方案及渗流分析

玉龙喀什水利枢纽混凝土面板堆石坝高度为230.5 m,为超高型的面板堆石坝,高度接近目前世界最高的同类坝型。本文依据高面板堆石坝渗流控制设计原则,对坝体进行了分区设计,提出了坝体混合料和全爆破料两种分区方案。使用三维有限元法,全面分析了坝体坝基的渗流场状况。结果表明:在正常运行条件下,上游水头由面板、趾板、高趾墩、坝基帷幕承担,渗控系统发挥了良好作用,面板及各填筑分区水力梯度均小于破坏水力梯度;全爆破料方案的坝体填筑料的最大水力梯度小于混合坝料方案,但是面板的防渗负荷相对较大;在面板发生整体渗漏的极端情况下,坝内浸润线和下游溢出高程升高的程度有限,但是极可能发生渗透破坏;坝基灌浆帷幕减少两岸渗漏的作用明显,河床和两坝肩渗漏量很小,绕坝渗流并不明显,受到右岸单薄山梁影响,右岸渗漏量略大于左岸。本文成果可供相似工程借鉴。     

Colonisation of terrestrial vegetation in an intermittent river: Diversity responses to seasonal drying

Intermittent rivers are dynamic ecosystems that experience a predictable or unpredictable loss of surface water and are characterised by changing lotic, lentic (ponding) and dry habitats. Plant communities colonising dry channels during the desiccation stage can be diverse, abundant and differ in their tolerances to water availability and habitat conditions. This study examines the colonisation of terrestrial vegetation in two intermittent rivers in the United Kingdom, and whether terrestrial plant taxonomic richness and functional diversity increase during the dry phase. Six reaches were surveyed for terrestrial plants during the dry phase over a standard 100 m length every month from April to October 2021. We found the channel and bank taxonomic richness increased with drying duration. Functional traits of vegetation height, clonality, clonality richness and Ellenberg's value of light moisture also increased with stream desiccation. Bed sediment conditions (the proportion of sand and gravel) and the 12-month antecedent percentage of zero flow days were the key drivers of plant community composition. We believe plant propagules from the riparian zone and channel vegetation on topographic high points in the channel aided plant colonisation of the riverbed once flow ceased. Past research may have underestimated the biodiversity value of intermittent rivers by failing to include the ecological importance of plants during the dry phase. Information on plant diversity of the dry phase is important to determine the overall biodiversity of intermittent rivers for their long-term conservation and management.     

思贤滘近期水文情势分析

该文根据近期实测水文资料对马口站和三水站河床演变、水位流量关系、分流比和过滘流量进行了分析。结果表明1989—2007年思贤滘水文情势变化明显:2 m以下河道过水面积,三水站2007年是1993年的2.1倍,马口站为1.5倍,三水站比马口站下切严重。河床下切导致年平均水位不断下降,在相同年平均流量下三水站1993年与2006年年平均水位相差近1 m。三水站和马口站河床下切的不平衡导致洪水期思贤滘过滘流量转变为西江流向北江,枯水期北江流向西江的流量减小,三水站分流比从而逐渐增大。2005年此后,随着采砂活动的有效控制,三水站和马口站河床较为稳定,2007—2014年思贤滘水文情势变化较小,无明显趋势性变化规律。     

采砂对河床变形影响的试验研究

采用微尺度动床河工模型试验的方法研究了在顺直、弯道与分汊等典型河道不同部位进行大规模采砂对河床局部变形及对河段变形的极限影响。试验成果表明，采砂坑的发展是采砂坑内及其附近的水流与采砂坑边界相互作用的结果。持续进行河道采砂对局部河床变形有较大影响，其影响范围与影响程度取决于众多因素，包括采砂坑的形状、大小以及决定水流流态的采砂坑与河道的相对位置等；特别是超过上游泥沙补给能力的持续采砂对河床变形影响很大。根据采砂极限影响的研究提出了有利于河床稳定的合理采砂部位及采砂作业方向。结合长江镇江段进行的试验表明大规模河道采砂可能改变具体河段的河势，因此利用科学合理的采砂作业引导河势向有利于河床稳定的方向发展。     

堤防管涌产生集中渗漏通道机理与探测方法研究

本文对堤防渗流管涌发生后产生集中渗漏通道的机理进行了深入的分析探讨，在管涌发生初期采用井流理论模拟河水向管涌口补给时地下水的流场情况，确定管涌开始发生时的范围以及逐步的发展过程，根据管涌的临界水力梯度，通过模型可以求出管涌初期的临界面，管涌初期涌砂区的范围较大，由于管涌离堤坝最近的地层中的水力梯度最大，被带走的砂也最多，涌水量增加而水力梯度减小，造成接近管涌初期临界面附近的水力梯度达不到地层颗粒移动的临界水力梯度，造成临界面向里缩小，最终形成了集中渗漏带。本文还对管涌渗漏探测的天然示踪与同位素示踪方法进行了论述。