高含沙型曲流河床的形成机理

曲流是一种常见的河型。一般认为,较低的含沙量(特别是床沙质来量)是曲流形成的基本条件之一。随着含沙量的增加,河型将由弯曲向游荡转化。这一论断对于处于正常含沙范围内的河流是适用的。我们在研究黄土高原宽谷型河流(即河床边界为松散沉积物,没有或极少受到基岩的影响)时发现,就不同的河流而言,当含沙量增大而进入高含沙范围,河型会由游荡型再度变为弯曲型。为了区别于低含沙量河流的曲流,我们将此时出现的曲流命名为高含沙型曲流。本文对所获成果作简要报道。     

汉江丹江口水库下游河床调整过程中的复杂响应

水库下游河床演变的研究虽已有数十年的历史,但对水库下游河床调整的宏观趋势及河型转化问题,至今尚未取得一致的意见。这表明,在这方面的研究中,我们所用的概念和方法还有待于更新。鉴于此,本文试图运用系统论中的复杂响应原理,对丹江口水库下游汉江中游段(丹江口至钟祥)的河床调整过程进行分析。系统复杂响应原理用于地貌系统的阐释,始于美国地貌学家Schumm。本文则将这一原理进一步用于水库下游河床调整过程。     

汉江丹江口水库下游游荡段河岸侵蚀及其在河床调整中的意义

河岸侵蚀是流水侵蚀作用的重要方面,对此已有不少学者进行过研究.冲积河流上修建水库之后,河流通过河床的下切与河宽的拓展来进行自身形态的调整,以与改变了的系统输入条件相适应.对于水库下游河床的下切,亦已有了不少研究成果,但对于水库下游河岸侵蚀的系统研究,国内外还很少见于报道.我们以汉江丹江口水库下游游荡河段(丹江口～钟祥)为例,对此进行了研究.     

水流、泥沙运动及河床演变中的分形与自组织

对河流系统中的水流、泥沙运动与河床演变的自组织结构和过程作了初步的探讨，运用分形、混沌和耗散结构理论分析结构形成和演变的机制，评述了国内外关于河流形态分形研究的有关成果，提出了我们的一些设想和建议。     

评《流域泥沙动力学模型》

泥沙的侵蚀、搬运、沉积是一个整体. 河流泥沙来源于流域泥沙, 流域环境决定着进入河流的水沙条件, 而水沙条件变化又进一步影响河床演变过程. 以前泥沙研究的重点集中在河流输沙与冲淤上, 而对流域面上的侵蚀产沙重视不够. 河流来水来沙条件是通过流域水土流失研究以及利用原型观测和经验方法得出的. 这方面的研究有较大的局限性, 至今还处于小流域的经验估算阶段. 因此, 加强流域泥沙研究, 从根本上揭示流域产流产沙与河床演变及江河治理的关系有重要意义. 钱宁院士最早开展流域来水来沙与河床演变关系的研究. 在20世纪70年代, 他通过观察黄河下游河床粗泥沙淤积现象, 认识到黄土高原粗泥沙来源对黄河下游河床淤积抬升起主要作用, 并初步划分了黄土高原多沙粗沙来源区的范围, 为黄土高原水土流失的治理指明了方向. 本人在黄河综合治理国家“八五”科技攻关项目中承担了“拦减粗泥沙对黄河下游河床演变影响”的课题, 对黄土高原自然地理条件、土壤侵蚀和输沙特性开展研究, 揭示了来水来沙减少对下游河床冲淤和演变的影响规律. 这些成果是基于对水文资料分析和河流水沙模型计算得出的, 但也需要从流域泥沙角度深入研究河流来水来沙与河床演变的响应关系...     

美国内布拉斯加州埃尔克霍恩河河床沉积物渗透系数深度变化特征

准确计算河床沉积物渗透系数对于河流-地下水相互关系及其流域生态系统分析具有十分重要的作用. 采用水头下降竖管渗透试验法对美国内布拉斯加州埃尔克霍恩河(Elkhorn River)8个不同地点、共60个试验点位上的河床上、下两层沉积物垂向渗透系数(K_v)做了试验研究. 结果表明: 上层沉积物K_v值普遍高于下层沉积物的. 从所有测试点来看, 上层沉积物中K_v测试值在2.7~104.9 m/d之间, 其平均值为26.6 m/d; 而下层沉积物Kv测试值在0.4~73.4 m/d之间, 其平均值为16.1 m/d. 河床沉积物K_v值随深度增加而减小这一现象主要是由于河流-地下水交错带水文过程引起的. 交错带中水流流出和流入的交换作用增加了河床孔隙度从而增加了沉积物渗透性. 此外, 生物扰动作用能够有效地破坏河床表面细小沉积物形成的淤塞层, 在沉积物中产生新的孔隙空间, 从而增大了河床表层沉积物渗透系数.     

水流,泥沙运动及河床演变中的分形与自然组织

对河流系统中的水流，泥沙运动与河演变的自组织结构和过程作了初步的探讨，运用分形，混沌和耗散结构理论分析形成和演变的机制，评述了国内外关于河流形态分形研究的有关成果，提出了我们的一些设想和建议。     

百年地理大发现：雅鲁藏布大峡谷

通过考察、测量、论证和对比，确认雅鲁藏布大峡谷为世界第一大峡谷，是青藏高原最大水汽通道。它环境独特，资源丰富--峡谷河床有四大瀑布群，山地发育的是季风型海洋性冰川，尤以生物和水力资源为最，是中国中兴发展的储备性资源。     

水流泥沙进入浅水层初期的河槽形态演替规律

采用非均匀沙进行水槽概化试验,在恒定的来水来沙、河床比降和出口侵蚀基准面不变的条件下,研究水流泥沙进入浅水层初期的河槽形态演替变化规律.研究表明,河槽形态的演替规律经历3个阶段变化:第一阶段,顺直河槽和分汊河槽交替出现;第二阶段,随支汊河槽分流能力逐渐减小并消亡,分汊河槽逐渐向微弯状河槽演替;第三阶段,微弯河槽不断地在堆积体表面摆动,随其凹岸不断冲刷后退致使曲折系数变大,逐渐向蜿蜒状河槽演替.经分析,第二阶段和第三阶段的河槽形态呈现明显的正弦曲线特征:上段河槽处在正弦曲线进水口处,中、下段河槽的弯道段位于正弦曲线的波峰和波谷位置;随历时增加,正弦拟合曲线的振幅和方向角逐渐变大,河槽的弯曲系数逐渐趋于稳定.最后从泥沙运动和边界条件两个角度对河槽形态演替变化的形成条件进行了分析.     

火星上的水去哪了

从1964年-1977年,美国对火星发射了"水手号"和"海盗号"两个系列共8个探测器.1971年11月,"水手9号"对火星全部表面进行了高分辨率的照相.发现了火星上有宽阔而弯曲的河床.不过,这些河床与轰动一时的火星运河完全是两回事.     

长江三峡大宁河流域大昌地区环境考古

长江三峡大宁河流域大昌段河流两岸考古遗址的环境考古研究表明,史前和历史时期河床演变对考古遗址的分布具有一定的影响,制约着古人类活动和古文化发展.野外调查、年代测定、100块河床砾石古流向分析以及考古发掘结果,揭示了大宁河大昌段河床早期可能发育于双堰塘一带,大概30kaBP后开始逐步向西摆动,直至现在的位置.随着河床逐渐向西摆动,大宁河大昌地区古文化中心也发生多次迁移.西周时期,大宁河东岸是先民主要居住区,汉代时期,随着河床逐渐向西摆动,先民生活范围不再局限于河流东岸,文化中心西移,张家湾遗址区则成为汉代先民主要居住区.汉代后期,该区发生洪水泛滥,迫使先民由低处迁往高处,汉晋墓葬由于河床西移和数次洪水冲刷,其表层松散沉积物已被冲刷殆尽,而出露于现在河床东岸的河漫滩上.     

长江河床演变和泥沙观测

由中国水利学会和国际水文计划中国国家委员会联合召开的第二次河流泥沙国际学术讨论会于1983年10月11日～16日在南京召开。会议有20多个国家60多位学者参加,国内有90多位泥沙专业工作者出席。在会上提交的论文有100余篇。主要包括五个方面的内容:1.冲积河流水力学;2.泥沙运动;3.河床演变;4.河道整治;5.河流模型试验及原型观测技术。河流泥沙问题的重要性毋庸置说。它造成水土流失,河流泛滥、改道,水库汙积,对国民经济与人民的生产、生活影响极大。是目前各国关心和研究的大课题。为此,本刊编辑参加了这次会议,现从中摘选5篇以供读者参考。     

近50年来荆江监利段河床平面及断面形态调整特点

利用近50年来实测水沙及地形等资料,采用河段平均的方法,详细计算了监利段河床平面及断面形态的调整过程,主要包括河道深泓线及岸线变化、平滩河槽形态调整及其与前期水沙条件之间的关系.计算结果表明:上车湾裁弯后监利河段河势调整剧烈,其河段尺度的年均深泓摆幅约为35.1 m/a,20世纪90年代因该河段高水位历时较长深泓摆幅增至45.4 m/a,三峡工程运用后受护岸工程影响该值降至32.8 m/a.2002~2013年监利河段年均崩退速率约为14.3 m/a,岸线累计崩长达15.4 km,其中左岸占64%;荆江门、七弓岭及观音洲河湾的凸岸发生崩退,岸线崩长占河段崩岸总长的43%.目前该河段的曲折系数稳定在2.02,而局部河段——七弓岭河湾的曲折系数随八姓洲狭颈逐步缩窄增至3.82,有发生自然裁弯趋势.监利河段典型崩岸断面的平滩河宽可随水沙条件的改变迅速做出响应,但由于大规模护岸工程的修建,河段尺度的平滩河宽变化不大;断面形态调整主要表现在河段平滩水深变化方面,已累计增加约0.9 m,相应平滩面积增加近6.6%,且二者均与前5年汛期平均的水流冲刷强度密切相关.此外在持续冲刷过程中,监利段河床纵比降趋于调平,目前稳定在4.35×10~(-5)左右,河床在纵深方向上趋于稳定.     

把废塑料变成美丽的鹅卵石

历经沧桑的鹅卵石 人类崇尚自然，而鹅卵石特有的形体，自然成了人们营造景观的主要材料之一。鹅卵石取自历经千万年前的地壳运动后由古老河床隆起产生的砂石山中，经历着山洪冲击、流水搬运过程中不断地挤压和摩擦。在数万年沧桑演变过程中，它们饱经浪涛拍打和水流冲洗，以及砾石的碰撞磨擦，     

雅鲁藏布江中下游流域地貌差异演化的岩屑磷灰石裂变径迹证据

以西藏米林派为分界点, 雅鲁藏布江中下游显示了截然不同的河流特性, 下游的雅鲁藏布大峡谷作为世界第一大峡谷, 围绕南迦巴瓦峰形成了马蹄形大拐弯, 与中游的宽谷河道显著不同. 分析了雅鲁藏布大峡谷上游米林河段和大峡谷下游地东河段的河床砂岩屑磷灰石裂变径迹(AFT)数据结果. 分析显示, 米林河段AFT年龄集中在10.7和26.8 Ma, 地东河段AFT显示年龄集中在2.5, 7.1和12.6 Ma. 由于河床砂岩屑是上游方向裂点向下到岩屑沉积点之间流域地质体经剥蚀和水流分选平均后的产物, 据此可以推定, 米林上游到加查河段流域的地质体和大峡谷下游地东以上到直白河段流域的地质体经历了不同的冷却历史. 从统计的结果上看, 米林以上到加查的中游河段地质体经历了两个不同阶段的冷却, 分别为10.7和26.8 Ma前后, 雅鲁藏布大峡谷所在流域地质体的冷却主要发生于2.5 Ma前后, 这一结果证实, 以南迦巴瓦峰为核心的东喜马拉雅构造结在2.5 Ma以来经历了快速和独特的构造地貌演化过程. 雅鲁藏布大峡谷与雅鲁藏布江中游河段的流域属于相同的大地构造单元, 即冈底斯岩带、雅鲁藏布缝合带和特提斯喜马拉雅带. 但是, 二者热史演化的迥然差异显示, 雅鲁藏布大峡谷河段流域地质体在2.5 Ma以来的冷却过程似乎不是区域构造作用的结果, 显示其可能与气候因素引起的强烈剥蚀作用密切相关.     

改造撒哈拉

<正>250万年前,一片荒漠逐渐在非洲北部形成。时至今日,这片荒漠已是世界上仅次于南极洲的第二大荒漠,也是世界上最大的沙质荒漠,它就是撒哈拉。撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠,东西长约4800千米,南北长约1300~1900千米,面积达到900万平方千米,几乎占满整个非洲北部,占非洲总面积的32%,和美国本土面积不相上下。在这片黄沙与砾石称霸的世界里,沙丘连绵、戈壁茫茫、酷热     

在风力作用下沙粒的运动

含有沙粒的运动气流称为风沙流.它的形成依赖于空气和沙质地表两种不同密度的物理介质的相互作用.风吹经沙质地表,使沙粒脱离地表进入气流中运动。它主要的抬升力是冲击力.通过冲击力产生迅速转动(33,000转/分),然后由气流上升力搬运至主流区,随着气流运动,形成风沙流.     

单层黑磷弯曲变形的各向异性及其失稳现象

利用密度泛函理论系统地研究了单层黑磷的纯弯变形特性,揭示了单层黑磷沿锯齿型方向弯曲时的失稳现象,并与石墨烯和单层二硫化钼的弯曲变形行为进行了比较.在此基础上,从连续介质力学的角度引入等效原子面积,计算了3种材料的弯曲刚度,并且与实测值和经验势的结果很好地符合.结果表明,单层黑磷的弯曲变形体现了明显的各向异性,刚度过大的锯齿型弯曲是导致其失稳区过早出现的力学根源,而单层黑磷孤电子对的排斥作用是弯曲变形呈现各向异性的主要物理机制.     

河流辩证法与河道整治工程

一条河流的河床发育规律,在下游的冲积平原河段同在丘陵山区的河段,二者是完全不同的。但是,在冲积平原上所形成的河床,其一切特征都同上游丘陵山区的地貌,地质和气候等因素有密切的关系。在冲积平原上的河床,经常处于变化之中,对于沿岸居民的关系远比山区丘陵河段影响更大。因此,本文主要是研究平原河段的河流规律。     

聚合物S形脊波导的优化设计

首先利用变分有效折射率法对聚合物脊形多模光波导基模和高阶模的色散特性与横向场分布进行分析, 研究了波导结构参数对色散特性的影响, 计算出TM基模和高阶模的光场分布, 得出了聚合物脊形光波导的单模传输条件. 然后利用广角有限差分束传播法和有效折射率法研究了S形脊波导圆弧曲率半径与弯曲损耗的关系, 得出了如下结论: 当圆弧曲率半径大于5000 μm后, 即使波导曲率半径增大, 波导的弯曲辐射损耗已不会再明显减小, 光已可以在S形脊波导中稳定地传播了.