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。     

黄河河口河床响应河口延伸的调整极限及其机制

在三角洲建造过程中河口不断延伸，黄河口河道相应发生调整。分析观测资料发现，河床可调整要素宽深比、比降、河床质组成的调整都存在一个极限值，并在河口河道行水晚期的淤积中保持基本不变。研究认为河床质调整极限是由来沙组成及河床质细化机制决定的。但是，河槽的宽深比不能进一步减小，以保持在更小比降下的输沙平衡，并非宽深比所对应的河槽形态已是所谓最大输沙形态，而是由于大流量过程和小流量过程不能适应对方所塑造的河槽形态，相互破坏对方塑造的窄深河槽。所以出现了虽然断面缩窄可加大输沙力，而河槽却不向这个方向调整，这样一个表面上违背自然规律的现象。解决这对矛盾对河口河道治理有着重要意义。     

黄河下游河道河槽形态与输沙特性研究

据多年实测大断面的资料统计,分析了各河段的河槽特性水面宽、宽深比B/h、单宽流量与流量的关系.高村以上游荡性河道随着流量的增加,宽深比B/h增加、单宽流量减小,为宽浅型河道;反之艾山以下为窄深型河流.在实测资料范围内,河段的输沙特性与河槽形态关系密切,宽浅型河道具有"多来多淤多排"的输沙特性,窄深型河流在洪水时具有"多来多排"输沙特性.河槽形态的沿程变化,使得洪水输沙能力没有因比降沿程变小而降低,而是通过河宽的沿程变小,流速增加,洪水的输沙能力沿程增强.其底沙的运动速度比洪水传播的慢是造成黄河下游河道长距离冲刷的根本原因.     

黄河下游河道河槽形态与输沙特性研究

根据多年实测大断面统计资料,分析了黄河下游各河段的水面宽、宽深比B/h、单宽流量与流量的关系。结果表明:高村以上游荡型河道随着流量的增加,宽深比B/h增加、单宽流量减小,为宽浅型河道;艾山以下情况与高村以上相反,为窄深型河道。在实测资料范围内,河段的输沙特性与河槽形态关系密切,宽浅型河道具有"多来多淤多排"的输沙特性,窄深型河道在洪水时具有"多来多排"的输沙特性。河槽形态的沿程变化,使得洪水输沙能力没有因比降沿程变小而降低,而是随河宽的沿程变小,洪水的输沙能力沿程增强。河道底沙的运动速度比洪水传播慢,这是造成黄河下游河道长距离冲刷的根本原因。     

河型成因研究

不能用某些河性作为河型成因。决定冲积河流河性河型的是来水来沙条件和外加的边界条件;后者主要指变动的侵蚀基面。不同的来水来沙关系对滩、槽的冲、淤部位不同,导致河槽向单股窄深或向多汊宽浅发展,从而形成不同的河型。用Q=k(QJ)~m 表示来水来沙关系,m>2.5的形成单股窄深蠕动河道,m<2.5的形成多汊宽浅游荡河道。但若来沙偏小,单股窄深蠕动河型因裁弯后新、故河长期并存而派生成多汊窄深蠕动河型,多汊宽浅游荡河型也因支汊不易冲淤而派生成多汊宽浅蠕动河型。故河型可分为四类。冰冻使小水期输沙能力增大,河床易冲而河岸较稳定,相当于使m值加大。因此长期冰冻易于发展成单股窄深蠕动河道。     

基于洪水涨冲落淤特性分析游荡性河道双岸整治对冲淤的影响

基于黄河下游及主要干支流、美国密苏里河和密西西比河的实测资料,分析了低含沙洪水和高含沙洪水的输沙与冲淤特性。研究表明,河道沿程比降虽然变缓,但河宽变窄,流速沿程增加,是造成冲积河流保持洪水输沙平衡的边界条件。底沙的运动比洪水波传播得慢,是造成洪水在河道中长距离冲刷的根本原因,而与河道的比降陡缓关系不大。河道输沙特性呈现"多来多排",是形成河床沿程冲刷的水流动力条件。通过黄河下游河道双岸整治,河道形成窄深、归顺、稳定的河槽,使洪水造床和输沙作用增强,从而对河道冲刷作用增加。     

黄河下游河道整治与平衡输沙

提高河道输沙能力的基本途径是减少河床的阻力损失,且有与流量相适应的河湾曲率半径、窄深河槽和平整连续的护湾工程,以及各河湾之间流势的衔接配合,这将有利于稳定主槽和平衡输沙.比降是影响输沙能力的重要因素,黄河高村以下河道特别是艾山以下河道比降大幅度减小,必须相应缩窄河宽,才能达到与上游河段输沙能力一致.修建潜水丁坝,可减轻艾山以下小比降河段在非汛期的淤积.黄河水流的挟沙能力不仅与水力因素和泥沙粒径有关,而且随含沙量的增大而增大,具有多值关系和隐函数特性.     

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。     

黄河下游游荡河段自然形成的稳定河道对黄河治理的启示

黄河下游游荡性河道具有比降陡、宽浅散乱、河势多变的特性,但在双井至来童寨约10km河段因为河的一岸为整治工程,另一岸由抗冲刷黏土组成,形成了相对稳定的河道,近20多年中,包括小浪底水库投入运用后10多年河槽发生强烈冲刷的时期,均没有发生过横河、斜河等险情,成为游荡河段中的特例,为黄河下游游荡性河道治理指明了方向。建议在老田庵至武庄河段进行双岸整治试点,为有效稳定游荡性河道积累经验。     

入湖浅水三角洲形成过程实验模拟分析

本文基于自然模型法,对入湖浅水三角洲的形成发展过程进行实验模拟,从河型和流场变化的角度,分析其河道演变过程规律。通过改变上游来沙和下游水位,研究不同边界条件对三角洲形成过程中河道摆动及河型发育的影响。实验结果表明:(1)河槽在顺直、分汊及无河槽的形态间交替演变,下游淤积的河坝会导致地形抬高、反水压力以及溯源淤积现象,促进河道发生周期性横向摆动。(2)三角洲表面流场形态及流速大小随河型变化,且与演变阶段有关。(3)上游多沙和下游高水位,都能使河型周期历时变短,主流摆动角度变大,摆动点位置向上游移动,较多来沙可以使河道形态由鸟足状向辐射状发育。在这一演化过程中,来沙影响占主导而水位影响居次要,水位变化条件不会从根本上改变河道形态的类型。     

入湖河流尾闾河段河型问题研究进展

回顾和总结了国内外入湖河流尾闾河段河型问题的研究进展,阐述了入湖河流尾闾河段范围的界定方法,分析了入湖河流尾闾河段的平面形态与演变特征,对比了入湖河流尾闾河段河型与冲积河流河型的异同,进一步探讨了不同类型尾闾河段的河型成因以及河型转化影响因素。针对目前入湖河流尾闾河段河型问题研究中存在的不足,指出今后可从入湖河流尾闾河段的河型特征、河型成因机理和河型转化影响因素的定量化等方面加强研究。     

澜沧江源扎那曲莫云段河型判别初步分析

澜沧江源地处青藏高原唐古拉山北麓,比邻长江南源当曲,人迹罕至。为了进一步认识澜沧江地貌特征、尤其是河流地貌,得出河流地貌演化、河床冲淤演变的一些基础资料,通过实地考察,采集数据与图像,结合现有河型判别方法,对澜沧江西源扎那曲莫云河段的河型进行判别。结果表明:莫云河段河道边界约束较弱、河床稳定性较差,在顺直-弯曲-分汊-游荡的河型分类体系中,各家判别式一致判定莫云河段为游荡河型;在顺直-弯曲-辫状的河型分类体系中,则一致判定为辫状河型;最后结合国内的河流特点和主流分类体系,可以确定莫云河段属于游荡河型。实地考察资料和河型的判别,可为进一步研究澜沧江源的河流地貌提供参考。     

论顺直河流

通过系统地总结顺直河流形成和转化的理论和假说，结合水槽实验和古代沉积记录的分析，对顺直河流的定义、平面形态、交错边滩的形成进行了讨论，得出了顺直河流是冲积河流在一定条件下或在一定发展过程中暂时存在的形态的结论。     

三峡与丹江口水库下游河道河型变化研究进展

在收集三峡与丹江口水库下游河道河型研究成果基础上,总结与分析了三峡与丹江口水库下游河道不同河型的成因,包括来水来沙条件,河道边界条件和比降变化。结果表明,丹江口水库建成运用后,汉江中游河道演变为相对稳定的分汊或单一河道,下游弯道发生撇弯切滩;三峡水库建成运用后,下游河道的变化程度要小于汉江下游。指出了三峡水库下游河道河型变化的复杂性,及需要进一步研究的课题,研究成果可供大型水利枢纽工程下游河道河型变化机理研究参考。     

黄河口河道演变规律探讨

通过分析黄河口河道在纵剖面、横断面、河型等方面的演变过程,总结归纳出黄河口河道的演变规律。指出:黄河口泥沙在潮汐涨落等因素影响下,河口河道纵剖面逐渐形成台阶状,与此同时,河口滩地横比降逐渐发展为倒比降;河口河道中段由顺直型河道逐渐转为弯曲型河道,而下段仍为相对顺直、游荡型河道。当河口河道中段比降减小到一定程度后,此河段开始漫滩、卡冰、出汊。河口台阶的形成揭示了黄河口流路由单股河道逐渐转为出汊的过程,即黄河口流路由“青壮期”逐渐转为“衰亡期”的过程。延长黄河口流路使用年限的途径是:①尽量减少黄河下游输向黄河口的泥沙量;②采取河口挖沙或人工改汊措施,地点宜选在河口河道的中下段。     

河流综合分类及其生态特征分析：方法

河流分类是认识河流形成、发育、演变、发展规律以及开展河流系统保护、治理及修复的基础。针对河流系统研究的具体目标，过去已经从不同角度提出了多种河流分类方法。随着人们对河流系统认识的深入，在新的历史时期亟需面向生态的河流分类方法。本文结合河流分类的现有成果，基于对河流生态系统形成背景和结构特征的深入分析，提出了河流综合分类方法体系和多尺度编码方法，从河流的纪、系、统、类、型、境、群多个层次探讨了不同时空尺度上影响河流行为的环境因子及其生态响应关系，系统地阐述了现有分类方法在综合分类体系中的地位和作用，揭示了目前各分类方法之间的关系及其合适的应用范围，并进一步探讨了典型生境条件下生物群落结构组成及其时空分布特征，为指导河流系统保护、环境治理和生态修复提供科学依据。     

入流角对河道曲流形成的影响

河床组成、河道比降一定时，合适的入流角能直接产生环流，在此作用下，有纵、横向的泥沙运动，因此，入流角对曲流的形成有着显著的影响。同时，入流角对曲流形成影响的程度取决于河床组成、河道比降等因素。     

小浪底水库运用前后黄河下游河道河型变化及成因分析

利用实测资料分析、理论判别和分形维数计算等方法,以黄河下游铁谢—伊洛河口、花园口—黑岗口和夹河滩—高村三个典型游荡性河段为研究对象,分析其1960年以来的主流摆幅、弯曲系数和主河槽宽深比等河势参数变化,以及小浪底水库修建前后下游游荡性河段的河型演化过程。结果表明,自20世纪90年代初,除花园口—黑岗口河段仍表现为游荡河性外,其他两个河段因整治工程不断完善其游荡性均有明显减弱,河型趋于限制性弯曲方向发展。自1999年10月小浪底水库拦沙运用以来,三个研究河段的整体游荡程度显著减弱,河势趋于规划流路方向发展,特别是夹河滩—高村河段河势基本稳定。小浪底水库长期下泄低含沙小流量过程,水流动力减弱,加之不断完善的河道整治工程,是河势游荡程度显著减小、河势归顺及河型发生变化的主要原因。     

三峡、丹江口水库运行前后坝下游不同河型稳定性对比分析

通过计算丹江口、三峡水库运用前后坝下游不同河型的河床稳定系数,分析了建库前后坝下游河床稳定性的变化情况及不同河型稳定性的差异,结果表明:坝下游不同河型的综合稳定系数表现为,分汊河型的稳定系数最大,蜿蜒河型次之,游荡河型综合稳定系数最小;同一河型在不同的河流甚至同一河流不同河段上的综合稳定系数存在差异;丹江口、三峡水库运用以后坝下游不同河型的综合稳定系数均呈增大趋势,河道总体呈现渐趋稳定的态势。     

河流修复技术研究

河流修复是维护河流健康的重要措施,根据修复重点可分为近自然生态工法、水文模式修复法、河流分类法3类。河流修复具有时间和空间变异特征,包括系统条件和河流水文、结构、物质以及物种3个层面,修复的重点是创建多样性河流形态和改善河流水文条件,本文给出了河流形态多样性修复的主要内容和修复的概念性框架。考虑自然河流径流过程和河道生态保护目标,给出了河道不同保证率条件下的最小生态补水量、适宜生态补水量以及平滩补水量的计算方法,以为水库生态调度提供依据。