河流动力学在河流泥沙研究中的应用分析

河流动力学是研究河流运动客观规律的新兴学科。包括泥沙运动、河床演变、河床变形等几方面的内容,本文通过河流动力学对河流泥沙的定性分析,揭示了其相互渗透、相互联系、不可分割的关系。     

一种利用最小成本路径计算河流长度的方法

基于遥感影像上河流像元之间具有相似光谱这一特点,本文提出了一种利用最小成本路径标记河流并计算河流长度的方法.标记河流时,首先确定起始点和终点,规定相邻像元之间的近邻成本,以起始点和终点之间近邻成本的累积作为路径成本,通过寻找起始点与终点之间的最小路径成本和回溯链接矩阵确定2点之间的最小成本路径,按最小成本路径可以提取出起始点与终点之间的一条河流.对提取出的河流经过栅格向矢量转换以及平滑处理后,可以得到较高精度的河流长度.     

推移质造床河道取水防沙模型研究

推移质造床河流上建闸坝取水首部后，其所在河段将出现新的水沙运动态势，并导致新的河床冲淤演变，结果不乏淤堵取水口的可能.为防淤和保证取水，工程建造前应有手段能对其建成后的河床演变趋势作出预报.文中主要对此问题进行了探讨.     

平原细沙河流泥沙模型相似准则及设计方法

平原细沙河流的泥沙时而处于推移质运动状态,时而处于悬移质运动状态,悬移质和推移质不断地交换,很难将它们截然分开.针对平原细沙河流泥沙这一运动特点,提出了一种模拟平面细沙河流的相似准则和设计方法.认为平原细沙河流的泥沙模型设计所遵循的相似准则应包括水流运动相似、推移质运动相似和悬移质运动相似.在悬移质运动相似中可以只考虑床沙质运动相似.模型设计方法主要包括:如何合理选择模型河床质和床沙质,如何确定进口断面加沙量和放水时间等.应用提出的模型相似准则及方法设计了某泥沙模型,试验结果被设计采纳.     

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。     

游荡分汊型河流演变规律浅析

1游荡型河道演变的一般规律游荡型河流是河床宽浅,沙滩众多,洪水时汪洋一片,枯水时河汊密布、水流散乱．主流摆动不定,有时难以分辨主流所在,心滩变化莫测的一种河型。由于河床的形态变化,同时也决定了河道的游荡型。河床的变形可分为纵向和横向,纵向变形是指河床沿水流方向的变形,     

二维河网系统分形动力学研究

河网系统是一个远离平衡态的、开放的复杂系统。现阶段认为河流的演变机理包括外在宏观形状表现以及内在微观动力学机制,而河流的演变也是二者之间的平衡转化。目前,使用分形理论对河流的特征及河床的演变发展研究已经成为一种重要的手段。鉴于分形理论运用的局限性,特别是算法有宏观形状而无微观机制的弊病,应用线宽和线面积这两个可以直接与河流动力学衔接的概念,推导了可以直接用绘制图形(河流)的线宽计算维数的线维数和线面积计算维数的面维数,实现了维数计算由点到线、面的突破,为河网分形发育程度与河流动力学及最小能耗等理论衔接提供了可能,即为构建河网外在形状和内在动力学的新理论,以及最终实现河流的宏观外在特征和微观内在特征的衔接提供了两种理论途径。     

人与河流的生态发展分析

新世纪,如何兼顾人类和生态的可持续发展是世界各国都必须面对的挑战.本文介绍了南非的建块法和澳大利亚的基准测量法.两种方法的目标都是,通过使河流水流接近河流平均的天然水流过程的途径来保证所确定的河流生态目标.他们的概念和方法与大家所熟知的"最小生态流量"、"生态基流"等概念、方法存在着一定的区别.     

人与河流的生态发展分析

新世纪,如何兼顾人类和生态的可持续发展是世界各国都必须面对的挑战.本文介绍了南非的建块法和澳大利亚的基准测量法.两种方法的目标都是,通过使河流水流接近河流平均的天然水流过程的途径来保证所确定的河流生态目标.他们的概念和方法与大家所熟知的"最小生态流量"、"生态基流"等概念、方法存在着一定的区别.     

冲积河流能量耗散理论的研究

引入河流熵概念,根据冲积河流发展趋向性法则,从系统角度探讨了冲积河流系统自我调节机制及河流能量分配耗散特点,以变化原理为基础,推了河流系统能量耗散规律;结合人类活动对河流的干扰,研究分析了河床调整自由与河流能量分配,耗散间的制约关系。文中还指出了近年来黄河内蒙河段河床活动性增强的原因,并给出了该河段曲折率的变化规律。     

近百年福州市区河流湿地景观演变分析

 以1950、1977和1996年海图为数据源,利用ArcGIS 10及FRAGSTATS 3.3,选取NP,CA,MPS,MSI,FD,LPI,FN,SHDI,SHEI及CONTAG等指标,对福州市区河流湿地南港(乌龙江)近百年来景观演变进行定量分析。依据岸线及0m等深线把河流湿地景观划分为河床、滩涂和岛屿沙洲三种类型。研究发现,研究区河流湿地面积减少,以河床减少最快,岛屿沙洲面积因并岸而微减后又增加,滩涂面积增加后略减少。总体景观异质性下降,河床从原来的连结为一体的基质转变为互相分割的廊道,其内部联系变弱,滩涂从原来被河床分割为零散的数十个斑块而连接成为面积较大联系较强的几个大斑块,成为研究区的基质,内部联系增强,岛屿沙洲经由分割合并而面积增加且形状日趋规整,对河床及滩涂的阻隔作用加大。     

长江中下游的河床纵剖面演变分析及预测

为预测长江中下游河床纵剖面的演变趋势,利用最小能耗率理论计算了该江段的平衡河床纵剖面,研究了这些河段河床演变规律及其未来的变化。分析了长江水库拦沙、河道采砂、近期水沙变化、未来引水及需水量增长等因素。结果表明,长江中下游河床纵剖面还未达到动态平衡,大部分江段以淤积为主。在没有人类活动影响下,达到动态平衡还需要很长一段时间。由于引水和需水量的增长,未来长江中下游达到动态平衡需要淤积更多的泥沙。     

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。     

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.     

新水沙条件下荆江河段强冲刷响应研究

三峡工程运用后,坝下游荆江河段水沙条件重新分配,其河床进入剧烈冲刷状态,揭示其河床响应综合特征可进一步丰富水库下游河床演变规律.本文通过原型观测数据对比分析,阐述了荆江河段水沙重分配特性,多方面揭示出河段的强冲刷响应特征.研究结果表明:三峡工程运用带来了坝下游荆江河段水量过程上的重分配,沙量区域上及过程上的重分配,从而激发其河床的高强度冲刷响应,其中既有枯水位下降、断面窄深化、床沙粗化等常规响应,也有上荆江分汊河段"支汊冲刷发展"、下荆江急弯河段"凸冲凹淤"等异常响应.     

常曲率窄深型弯曲河流水流动力稳定特征理论研究

弯曲型河流是自然界最为常见的河流形态,河道中河床形态和河势单元的发展与水流流态转化密切相关.作为这方面的研究基础,以常曲率窄深型河流(河湾)为背景,对流动稳定性特征进行了研究,得到了弯道层流理论计算公式和临界雷诺数计算公式,对于弯道设计具有指导作用.与顺直河道相比,其稳定中性曲线沿坐标轴前移,失稳临界雷诺数增加,对扰动波数的响应范围减小,流动状态更易保持,为进一步研究河湾"点沙坝"和"自由沙坝"等河势单元的形态形成打下理论基础,丰富了非线性河流动力学理论.     

河流生态与环境用水研究进展

回顾了20世纪80年代以来，国内外在流域生态用水方面的研究进展。在国外，从通过某一生物来确定最小河流流量，到考虑生态系统可接受的流量变化，取得了一定的研究成果。在国内，对生态需水的研究提出了基本的框架，但由于对水生生态环境系统的生化特性、物种关系、食物链、河流和洪泛平原的相互关系等缺乏足够的认识，研究还处于初级阶段。     

山区河流河床结构对推移质输沙率的影响

河床结构是山区河流河床在洪水过程中达到较强阻力及较高河床稳定性时床面大颗粒的组合,对山区河流的推移质输沙起重要影响．引入河床结构强度S对山区河流河床结构进行定量化研究,使用河床结构测量设备对河床强度进行测量,采用类似于坑测法的子母双槽进行推移质输沙率实测,对云南小江流域的15条主要支流河床结构及推移质输沙进行野外实测,发现推移质输沙强度至少受单宽水流能量与河床结构发育程度共同影响,在同等级水流能量条件下,河床结构的发育程度越高的河流（或河段）其推移质输沙强度越小,河床强度值越小的河流（或河段）推移质输沙强度越大．单宽水流能量小于50kg／（m·S）、河床结构强度大于0.35时,推移质输沙率接近零．     

山溪性中小河流年际流量间测分析

山溪性中小河流一般坡降大,河床经过逐年粗化后,断面较为稳定,水位流量关系多为单一线型,在收集了较长系列资料后,通过分析,实行年际间流量间测,既可满足水资源分析要求,又可节省大量的人力物力。本文以十四道沟水文站为例,分析了山溪性河流年际间进行流量间测的可行性。     

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。