雅鲁藏布江中游游荡型河道演变规律研究

雅鲁藏布江的演变受到水流泥沙的影响外,地壳运动、高原抬升、气候变化等对其作用显著,多重叠加作用下的演变较为复杂。根据收集研究河段的水文泥沙、实测地形及历史卫星影像等资料,分析雅鲁藏布江中游游荡型河段的洲滩变化、主槽与支汊的变化和河相关系,探索雅鲁藏布江中游游荡型河道的演变规律。研究结果表明,雅鲁藏布江中游游荡型河道河谷的宏观边界基本由高山控制;雅鲁藏布江的游荡不仅与宽深比有关,河岸的约束性、河道比降及床沙粒径对游荡型河道影响也较大;根据河相关系分析,拉萨河口至泽当段稳定性稳定性较差,进一步游荡的趋势明显,米林至尼洋河口段则相对稳定。     

汉江游荡性河段整治措施的概化模型试验研究

本文在分析研究修建丹江口水库后汉江中游河床演变的基础上,提出了控导工程整治改造游荡河道的可能性.经概化模型试验研究表明,在较恶劣的来水来沙情况下,此类工程群的适应性和整治效果是好的.     

高含沙水流河床稳定性试验研究

利用过程响应模型试验原理,模拟了高含沙水流河道的形成过程,从平面、横断面和纵向变化3方面揭示了高含沙水流窄深河道的形成过程及河道形态特征。试验结果表明:在高含沙窄深河道形成初期,河道平面摆动剧烈,同时水流漫滩并大量淤积,河床抬高,主槽保持窄深形态;在后期,水流不漫滩和保持高含沙水流的条件下,这种单一窄深河道形态变化较小,在空间和时间上都能够相对稳定。     

河床演变的最小阻力趋向

本文通过一个简单的实验证明无论是冲积性河流还是游荡性河流,都遵循"最小阻力趋向"法则运动,揭示了实际河床演变并不是按照"最小能耗率"来发展.只有通过系统的物理实验进行深入研究,才能揭示河床演变甚至水流运动的真正本质.     

游荡型河流转化控制因素的二维数值模拟

改进已有平面二维水沙模型,进一步考虑弯道二次流及河床结构对泥沙输运的影响以及河岸植被影响;并提出新的非黏性土崩岸模拟方法,使其能模拟边滩的形成.利用改进后模型模拟游荡小河的形成,并在此基础上通过模拟流量、边岸植被、来沙量等控制因素变化后游荡小河的平面形态发展过程;分析讨论其对游荡河型转化的影响,并将结论与现有河型转化理论对比,说明改进后的数值模型能反映游荡河流的形成与转化,为深入研究其转化及成因机理提供新的技术手段.     

雅鲁藏布江中游游荡型河道演变规律及趋势预测

雅鲁藏布江的演变受到水流泥沙的影响外,地壳运动、高原抬升、气候变化等对其作用显著,多重叠加作用下的演变较为复杂。根据收集研究河段的水文泥沙、实测地形及历史卫星影像等资料,分析雅鲁藏布江中游游荡型河段的洲滩变化、主槽与支汊的变化和河相关系,探索雅鲁藏布江中游游荡型河道的演变规律。研究结果表明,雅鲁藏布江中游游荡型河道河谷的宏观边界基本由高山控制;雅鲁藏布江的游荡不仅与宽深比有关,河岸的约束性、河道比降及床沙粒径对游荡型河道影响也较大;根据河相关系分析,拉萨河口至泽当段稳定性稳定性较差,进一步游荡的趋势明显;米林至尼洋河口段则相对稳定。     

黄河下游游荡性河道整治河弯流路方程

基于最小方差理论,对正弦派生曲线与河势流路的自然演变情况进行了对比分析．结果表明,正弦派生曲线基本可以反映天然河道自由发展河弯的河势变化形态,黄河下游游荡性河道整治的“模范河段”河弯布局与正弦派生曲线符合良好．在统计回归“模范河段”河弯布局参数的基础上,给出了正弦派生曲线中相关参数的表达式,提出了适合黄河下游游荡性河道河床演变自然规律的河弯流路基本方程．利用该方程检验了黄河下游游荡性河道整治未完善的柳园口至府君寺河段河道整治规划流路的可行性,为游荡性河道进一步整治提供了理论支撑．     

三峡水库建成后对长江河床演变的影响

长江三峡水库是特大型水库.长江三峡水利枢纽建成后,由于水动力条件改变,引起水库上、下河段河流地貌发育过程的一系列变化,对环境产生如下冲击和影响:①基准面抬高,流入水库各条支流在入库河口区及以下区域迅速产生水下淤积,形成河口拦门沙和水下三角洲.②水库上游河道发生变形.水库蓄水后引起库岸变形,这种库岸变形可能延续几十年的时间,影响到库岸的稳定性、水库库区附近淹没浸没以及水库渗漏等.水库运营时清水下泄,引起水库下游河床冲刷以及下游河道变形,受影响最大的是武汉及其以上荆江河段.根据三峡库区的实际情况,认为影响最大、最应该立项和进行综合研究的问题有3个方面:第一,入库河流河口地区的水下淤积问题;第二,水库运营过程中引起的库岸变形及库岸的稳定性问题;第三,水库下游清水下泄河床重新调整时,对下游荆江等河道的影响.     

卵石夹沙河流动床泥沙数学模型研究

根据丘陵和山区卵砾石河流在水文泥沙,地质地貌方面的特点,将水流阻力划分为河床阻力,岸壁阻力与河道形态阻力,给出了相应阻力系数的模拟计算方法。除进行水流中悬移质和推移质运动的模拟外,还将河床划分为河床交换层,扰动层等四层。考虑河床表层中各组泥沙的起动及其隐曝系数、起动概率、可能的供应量对输移泥沙的制约作用,引用了河床交换层中的泥沙连续方程。模型用川江河道与水槽试验的资料进行检验,表明能较好地模拟这类河流的水流、泥沙输移与河床泥沙的冲淤,可满足一般水利水电工程设计研究的需要。     

水流对破坏后河床演变的作用

河床因自然或人为作用会发生破坏。将破坏后河床地形概化为三角形坑,通过水槽试验和数值模拟研究了清水和动床两种水沙条件下坑形河床的演变。采用垂向二维水流数学模型计算得到了不同时刻下坑周围的流速与河床切应力分布,分析了导致河床演变的原因。研究表明:清水冲刷条件下破坏后河床仅在坑缘口处有冲刷侵蚀,是由于此处强切应力所致;动床冲刷条件下坑内流速很小,坑上游来沙在坑内淤积,同时坑下游边坡长距离冲刷显著;河床演变达到平衡状态时,局部切应力仍大于均匀流切应力。     

蜿蜒型河道特征与演变趋势浅析

影响蜿蜒型河道演变的因素是极为复杂的,现阶段还没有找到完整地描述自然河流河道变化过程的数学方程式,只能定性的描述和逻辑推理多于定量的数学公式的表达。由于平原蜿蜒型河道对水流阻力甚大,影响泄洪,对防洪也不利,因此需要对平原蜿蜒型河道演变进行分析,为河道整治、加强河势观测提供基础资料。     

平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型

基于贴体坐标转换原理,建立了贴体坐标下的河道平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型,然后应用ADI法对控制方程进行离散求解.在求解过程中,运用最小能耗率原理来确定河道在冲淤过程中的河宽变化及河岸摆动幅度,弥补了大多数泥沙数学模型只能计算固定河宽下的河床冲淤变化的缺陷.以黄河青铜峡水库为实例,对模型进行了验证计算.计算结果表明,模型能较好地反映库区的水流泥沙运动及河床冲淤变形情况.     

基于分形理论的河床表面形态量化方法研究

提出以河床表面分形维数从整体上量化河床形态,并依据表面积—尺度法原理,在对现有面分维计算方法的表面积估算、边界处理及无标度区判断等方面进行改进的基础上,给出了适用于具有不规则边界的表面分形维数计算方法,该方法对河床表面分维计算具有较好的适用性.将典型河段的年内冲淤变化、局部河势、河型与河床表面分形维数变化结合起来,说明了河床表面形态具有一定的分形特征,河床表面分形维数可随着河床的冲淤变化而改变,河床形态冲淤起伏愈剧烈,则河床表面分形维数愈大,其能定量反映河床形态的复杂程度,可用于河势量化分析、河型判别以及河道形态阻力计算等相关问题研究.     

来沙条件对河床结构及推移质运动的影响过程

为了研究来沙条件对河床结构及推移质输沙率的影响过程,认识山区河流的推移质运动规律,选择在云南蒋家沟泥石流堆积体上进行野外试验。试验选择在非汛期进行,在试验河道采用人工加沙模拟上游来沙,对不同加沙率时的推移质输沙率及河床结构强度的变化过程进行连续监测。试验结果表明:上游来沙(或推移质运动)会使河床结构强度Sp降低,对河床结构造成危害,导致推移质输沙率的迅速增加;而推移质连续来沙必须先改变河道的河床结构强度才能增加推移质输沙率。在水流能量和河床结构强度相同的条件下,不同河流的推移质输沙运动相似。     

不同床沙组成的冲积河流中河型的分布特征

以包括401组数据的大样本为基础,将河型频率的概念用于床沙粒径与河型关系的研究,首次发现了河型频率随床沙粒径变化的统计规律.研究表明,弯曲型频率随床沙粒径的增大而减小,而分汊型频率随粒径的增大而增大.这种统计关系可以用床沙粒径与水流切力及能耗之间的关系来解释.床沙粒径越大,则河流的水流切力越大,能耗率越高,越有利于分汊河型的形成.反之则有利于弯曲河型的出现.     

河床表面分形特征及其分形维数计算方法

将分形原理、地理信息（GIS）技术与河床演变理论相结合,以河道水下地形图为基础,首先通过编程自动提取高程数据,利用GIS软件建立河床表面数字高程模型,然后以此来计算河床表面的分形维数,并对投影覆盖法进行了改进.最后对比了各河段不同时期的床面分维数,初步探讨了其物理意义.研究表明,该方法用来计算复杂表面的分维数高效准确,为计算河床表面分形维数提供了一个新的途径.同时河床表面分维数具有时空变异性,能定量反映床面的冲淤起伏程度,与河床演变中的河势和河型都有内在关系.这在河床演变及河流动力学具有一定的应用价值.     

悬移相似条件对河床变形相似的影响研究

通过渭河咸阳城区段模型试验论证，分别研究了目前常用的两种悬移相似条件对河床冲淤变形的影响，试验结果表明：应以同时考虑紊动扩散及水流纵向流动对悬移质运动影响的沉速比尺，作为泥沙动床模型悬移相似条件，即只有依此确定模型悬移质泥沙粗度时，才能使河床冲淤变形与原型相似。     

基于尖点突变模式的河型分类及转化判别

利用突变理论中的尖点突变模式研究河型分类及其转化趋势。通过选取适当的控制变量与状态参量,在尖点突变模式下进行坐标变换,推求得到了河道状态的平衡方程,并绘制出3维坐标下的平衡曲面图;依据该平衡方程选取相应的临界状态参数,对控制参平面进行2维投影,得到不同河型的判别条件。通过对100多条天然河流及试验河段资料的计算判定其河流所处状态及其河型。结果表明:基于尖点突变模式所建立的河道状态平衡曲面及河型分类判别条件能够判定现有河流所处的状态及河型,从而为实际工程中的河流整治提供参考。     

山区河流平面二维水沙数学模型研究

根据泥沙交换原理，建立了河道非均匀沙悬移质水流挟沙力及推移质输沙率的计算模式，将非均匀沙推移质与床沙的交换形式概化为单向淤积、单向冲刷及淤粗冲细3种基本形式，并建立了每种交换形式下的非均匀沙推移质有效输沙率的计算公式．针对天然河道边界复杂及天然河道长宽尺寸一般相差悬殊的特点，本文采用正交贴体网格．在此基础上建立了正交曲线贴体坐标系下的平面二维全沙数学模型．采用有限体积法对拟合坐标系下的水沙基本控制方程进行了离散，在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法．在北盘江坝油滩河道中对水位、水流流速以及河床冲淤等进行了验证计算及分析．数值实验表明，该模型能正确地模拟山区河流复杂的水流以及河床的冲刷、淤积过程。     

长江下游水流挟沙力公式

1 问题的提出水流挟沙力问题是泥沙研究中一个十分重要的课题.在对河道作冲淤变形计算时,了解某种水流条件下能够挟带的沙量,即水流挟沙力是很重要的.它是河道的重要特性和河床演变分析的基础.这个问题十分重要,古今中外,不少学者致力于这方面的研究,并且提出了不少半理论半经验公式或经验公式.但由于它涉及的因素复杂,理论本身不成熟,以往的研究公式均有一定的局限性,不适用于长江下游的情况.本文在以往研究的基础上分析长江下