强震受损山前河流河床演变研究

川江流域历史地震是影响川江流域沙量与河床演变的主要动力因素之一,汶川地震是龙门山断裂带有历史文献记录以来发生的最大地震灾害。通过历史资料收集、野外调查与理论分析相结合,探讨了汶川地震后多种自然因素与人类活动对龙门山山前河流演变的影响,揭示了强震受损山前河流河床演变规律,提出了变化环境下的山前河流河床演变模式及其预测方法。结果表明:汶川地震后龙门山山前河流均发生了不同程度的下切,尤以石亭江为甚,2015年汛后在105省道处最大下切深度达到27.0 m;震后山前河流剧烈下切的影响因素众多,且各种影响因素相互影响、相互混掺,"来水来沙条件突变、比降不和谐"是主要内因,"工程阻隔、无序采砂"是主要外因;基于"河流临界起动假说河相关系"建立的变化环境下山前河流河床演变模式及其预测方法适用性较好,可供类似强震受损山前河流参考。     

不同来流条件下都江堰河段 水流特性分析

本文采用平面二维数学模型模拟岷江都江堰河段内的水流运动,研究了不同来流条件下都江堰河段的水流特性,如内、外江与飞沙堰、宝瓶口分流比、都江堰河道断面平均流速和河道洪水位。模拟结果表明,内江的分流比与流量成正比,而外江的分流比则与流量成反比。这与常规认识的内、外江分流规律相悖。宝瓶口分流规律与实际观测情况相符,其分流比与流量成反比关系,并且其分流比例较低,保证成都平原的防洪安全。上游来流大小的改变对都江堰河道断面平均流速、洪水位影响不尽相同。每一级流量下的河道断面平均流速沿程变化规律基本一致;同一断面平均流速总体上随着来流流量的增大而增大;不同河段水位均随流量的增大而升高,但变化的幅度不同。     

水库泄流变化下河床粗化破坏特征试验研究

本文通过水槽试验研究了水库泄流变化对山区河流河床粗化过程的影响。研究开展了流量交替变化和流量逐级增大两种条件下的清水冲刷河床粗化试验。在不同来流条件下,测量了试验过程中的推移质输沙率和水槽断面水深以及每阶段试验结束后的河床地形。基于衰减函数,模拟清水冲刷河床初始粗化过程的推移质输沙率。分析粗化层形成后的推移质输沙率随流量和冲刷时间的变化趋势,结合各水流条件下的床面切应力,探讨河床的冲刷粗化特点和粗化层破坏临界条件。试验结果发现,河床首次粗化对应的推移质输沙率变化过程可采用衰减函数模拟,模型可较准确地模拟推移质输沙率随时间的变化过程。对于流量交替变化阶段,每阶段出现的第一次极值流量是河床表层粗化、失稳破坏的主要驱动因子,极值流量产生的推移质输沙率总是大于小流量或第二次极值流量产生的推移质输沙率。河床表层粗化或冲刷由各阶段极值流量与河床初始粗化流量共同决定,极值流量相对河床初始粗化流量越大,河床表层冲刷粗化程度越大。对于流量逐级增大过程,当前流量下床面切应力τ与河床粗化层形成时的床面切应力τ0决定河床粗化表层变化规律。当τ < τ0,河床表层无明显变化;当τ ≥ 1.1τ0,河床粗化层开始变得不稳定,推移质输沙率陡增。