不同近岸河床组成情况下岸坡崩塌试验

在弯道水槽中开展6组试验,分别用非黏性土及黏性土填筑河床,研究相同水力作用下近岸河床组成对黏性岸坡崩塌的影响规律。研究发现,在试验给定的岸坡及河床组成情况下,非黏性河床凹冲凸淤且总体表现为淤积,近岸河床及凹岸岸坡冲刷强度大,凸岸附近床面上泥沙掺混较明显;黏性河床及凹岸岸坡均被冲刷,河床主流区冲刷强度比近岸河床及凹岸岸坡大。相较于黏性河床,非黏性河床近凹岸处较易冲刷,水流结构重新调整,凹岸坡脚处水流流速及紊动能可增至2倍左右,环流强度可增至11倍,加速了岸坡崩塌及崩塌体的分解输移;非黏性河床近凹岸坡脚处变形以及凹岸岸坡崩塌量均相对较大,岸坡崩塌强度为河床淤积强度的2~4倍,崩塌物质可充分补给河床的泥沙来源;经水力冲刷后非黏性河床组成情况下形成的河道滩槽高差相对较小,河道横断面相对宽浅。     

东江沙卵石河床浅滩-深潭序列水沙演变特征

东江是珠三角网河区入汇河流之一,属少沙河流,其上游浅滩-深潭序列密集分布,河床结构的演变特性尚不清晰。选取东江浅滩-深潭序列河段进行现场河床质与推移质测量,结合试验得到不同流量和坡降中水流与河床在无上游来沙补给中的互馈机理。试验结果表明：浅滩与深潭交替造成沿程平均流速不连续变化,浅滩中部在洪水流量的塑造下容易产生紊动能峰值。无上游来沙条件下,序列中粗化层的形成、破坏过程交替与循环发生,其中静态分选是主导因素且导致沿程级配不连续。流量与坡降的增大促进浅滩-深潭序列发育,同时使得深潭与浅滩的纵向长度缩短;有上游来沙条件下推移质输沙率增大,无来沙条件下输沙率减小。     

水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅱ.上、下荆江调整差异初探

三峡水库2003年6月蓄水运用后,下游河道水沙过程已发生大幅变化,对于岸滩抗冲性较弱的荆江河道来说,河道的横向调整过程势必受到影响。采用考虑岸滩崩塌的河势研究数值模型,针对三峡水利枢纽工程运行所引发的水沙变异过程,初步探讨了荆江典型河道横向调整及河势变化对水沙条件变化的响应。对于下荆江石首河段来说,来沙减少后,冲刷加剧,局部河岸坍塌及平面变形加剧,主要发生在受弯道水流顶冲的位置,但河势演变趋势及平面变形总体上基本一致,并未发生较大变化。对于上荆江沙市—新厂河段来说,来沙量减小后,河道平面变形幅度总体上减小,局部最大减幅可达50%左右。     

黄河天桥水电站坝下河床演变的分析

黄河天桥水电站坝下河床演变的分析张云霖，席锡纯（黄河中游水文局）黄河天桥水电站是开发黄河北干流的第一座实验性径流发电工程。它于１９７５年建成，位于义门峡出口唇部的水寨寺岛。坝下游８ｋｍ左右岸分别为山西省的保德县城和陕西省的府谷县城，沿两岸散布着一些村...     

基于GIS的河床演变分析系统设计研究

河床演变需要对大量历史数据进行分析,针对当前历史数据量大、格式众多、管理分散的状况,对空间及属性数据管理、河道断面、冲淤和边坡风险分析等四个方面的业务需求进行抽象概括,基于3D空间分析控件ArcEngine,采用经纬式系统结构设计方法及COM技术,研发了河床演变系统.     

黄壁庄水库入库水沙演变情势分析

根据黄壁庄水库入库控制站--冶河平山水文站1958-2010年实测水沙资料,分析黄壁庄水库多年来的入库水沙演变情况。黄壁庄水库自建库以来入库水沙均呈逐渐减少的趋势,年内分配不均,年际变化大。1980年以前水沙均较大,2000年以后,降水的减少以及上游对地表水资源的开发利用,使水库的入库水量急剧减少。加之国家对水保工作的大量投入,使流域产沙量减少,入库沙量相应减少,水库的泥沙淤积相应减缓。     

石头河河床演变与防洪保安措施探讨

本文针对石头河流域内河床多变的问题，并通过鹦鸽水文站多年的测验断面河床演变分析，提出在多变河床进行防洪、减灾不能简单地依照传统的水位－流量关系决定对策，而应充分考虑水流与河床冲淤变化情况。为防洪决策提出了一个不容忽视的问题。     

黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

河道过流能力与主槽形态有关,而主槽形态又取决于上游水沙条件,分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度,定量分析了黄河下游游荡段1986-2015年平滩流量与水沙条件(来沙系数和水流冲刷强度)及汛前主槽形态(河相系数)之间的响应关系。结果表明:①1986年至小浪底水库运行前,游荡段淤积严重,主槽萎缩,河道过流能力急剧下降,自小浪底水库运行后,游荡段发生强烈冲刷,其断面持续趋向窄深,过流能力逐年恢复;②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系,二者相关系数均在0.5以上,但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%;③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94,相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程,为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。     

黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

河道过流能力与主槽形态有关，而主槽形态又取决于上游水沙条件，分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度，定量分析了黄河下游游荡段1986—2015年平滩流量与水沙条件（来沙系数和水流冲刷强度）及汛前主槽形态（河相系数）之间的响应关系。结果表明：① 1986年至小浪底水库运行前，游荡段淤积严重，主槽萎缩，河道过流能力急剧下降，自小浪底水库运行后，游荡段发生强烈冲刷，其断面持续趋向窄深，过流能力逐年恢复；②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系，二者相关系数均在0.5以上，但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%；③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94，相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程，为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。     

黄河下游游荡河段河床演变对河道整治的响应

为预测黄河下游游荡性河道大规模整治后对河床演变的作用,基于河流动力学理论,通过物理模型试验的方法,以黄河下游游荡性河道典型河段为对象,研究了河床过程对河道整治的复杂响应关系。研究结果表明,河槽横断面形态的调整与人工边界约束程度、流量变差及含沙量变差有关;只要整治工程体系平面布设合理,整治工程量达到一定规模后,通过河道整治,可使河槽横断面形态趋于窄深方向发展,促使游荡型河道向限制性弯曲型河道转化,同时,河道泄洪输沙能力有所提高;河道整治后,不同河段的比降调整不会平行进行。     

长江口南汇边滩的演变及其沉积动力机制

南汇边滩是长江口、杭州湾以及外海三者交互作用的特殊地带。根据不同时期海图对比分析发现，南汇边滩北冲南淤，逐渐向东南方向伸展，平均速率为30m/a。通过初步的机制探讨认为，南汇边滩有径流输沙和涨潮回输泥沙的双重补给，加上适宜盐度的絮凝，沉积速率较大，在滩面淤高的同时向水平方向扩展，但北侧受南槽落潮水流南偏的作用而不断冲刷，东侧突出的沙嘴受外海风浪的强烈作用难以东扩，南侧受杭州湾口近东西向的涨落潮流作用，在这些动力泥沙的综合作用下，导致南汇边滩向东南方向伸展。     

现代荆江江心洲沉积

江心洲与边滩和心滩的主要差别在于其表面植被发育和长期稳定。河道规模的水力强度决定了由上游江心洲向下游江心洲沉积物粒度的不断细化,砂坝规模的局部水流条件决定了江心洲表面上由粒度和岩石相类型所指示的微相具有分带性。江心洲上部层序主要是溢岸水流沉积的结果,但其厚度和分布范围却受江心洲大小的限制,与正常溢岸沉积具有不同的指相意义。江心洲的沉积过程形成(1)正常向下游加积(NDA),(2)汇流区向下游加积(DAC),(3)反向双侧积(CABB)和(4)向上加积(UA)等四个三维建筑结构主要素,由此构成了江心洲砂体的三维建筑结构。     

下荆江二元结构河岸土体特性及崩岸机理

三峡水库蓄水后下荆江河段河床冲刷下切, 局部河段崩岸险情频繁发生。为研究下荆江二元结构河岸的土体特性及崩岸机理,结合近期该河段崩岸情况,现场查勘了6个崩岸点,并对河岸土体进行了室内土工试验。试验结果表明下荆江河岸土体的垂向组成具有典型的二元结构特征:下部非粘性土（沙土）层较厚,上部粘性土（低液限粘土）层较薄且松散。以河岸崩塌过程分析为基础,提出了二元结构河岸发生绕轴崩塌时上部土层稳定性的计算方法。结合近岸水动力条件计算及土工试验结果,定量分析了二元结构河岸的崩塌机理及其影响因素:① 下部沙土层的起动流速比近岸流速小得多,故该土层容易受水流冲刷;②上部粘性土层崩塌前抗冲强度很大,但多为低液限粘土且相对松散,崩塌后堆积在岸边容易分解并被水流带走;③ 河岸稳定安全系数在一个水文年内呈周期性变化,落水期安全系数最小,故容易引发崩岸,该计算结果与近期崩岸实际统计结果一致。     

黄河三角洲滨海区沉积物的分异特征与规律

根据2000年79月黄河三角洲滨海区表层沉积物的分析结果,运用F lem ing的三角图式对沉积环境进行划分,并在此基础上结合沉积物结构、地形和水动力条件,探讨了沉积物的分布规律及其作用机制。结果表明:研究区域可划分为废弃三角洲滨海区、现行河口区和莱州湾滨海区三个沉积环境。对于废弃三角洲沉积区,在早期废弃的湾湾沟海区风浪作用为主,沉积物普遍较粗,抗冲能力较强;废弃不久的飞雁滩海区在波流联合作用下,沉积物粒径由岸向海变细,大致在-5-6m水深处存在一明显的界限,该水深以浅砂含量较高;而该水深以深以粉砂和粘土为主,砂含量较低。现行河口区,由于沙嘴前方强潮流带的作用,沉积物粒径由岸向海表现为粗—细—粗的演变趋势。在莱州湾海区,由于潮流场的影响,以广利河河口为界,以北粒径较细,而以南则较粗。      

三峡工程运用后荆江段崩岸过程及特点

为研究近期荆江段崩岸过程及特点,利用实测水下地形图及固定断面资料,分析了三峡工程运用前后该河段平面及断面的形态变化过程。平面形态对比结果表明:2002-2013年荆江段多年平均崩退速率约为15.0 m/a,崩岸总长达42.3 km,左岸占59.2%;下荆江岸线崩长约为上荆江的2.2倍,且石首、调关及荆江门等河湾凸岸一侧受低含沙水流长期冲刷不断崩退,其岸线崩长约占下荆江崩岸总长的35.5%。断面形态对比结果显示:2002-2015年荆江段约有21%断面存在明显的崩岸现象,且近74%的崩岸断面位于下荆江。故近期荆江段崩岸分布规律主要表现为左岸多于右岸,下荆江多于上荆江,且下荆江部分河湾凸岸崩退显著。定量分析了河岸土体组成与分布、来水来沙条件等因素对崩岸过程的影响,发现来水来沙条件的影响占主导地位。建立了上、下荆江典型断面平滩河宽与前期水沙条件之间的经验关系,除工程守护良好的断面外,相关系数均高于0.85,提出的经验公式可较好反映水沙条件变化对平滩河宽调整的影响。     

黄河下游复式河槽高村(四)站的河床阻力分布特性分析

采用1934～2002年实测水文资料,分析黄河下游高村(四)站的河床阻力分布特性,为河道的水力计算及洪水演算服务.     

长江荆江河道演变与崩岸关系分析

荆江位于长江中游的上段,因其流经荆州而得名.新中国成立后.护岸工程的实施,增强了荆江河岸抗冲能力.抑制了近岸河床的横向发展,但局部河势出现了一定程度的调整,有的河段河势变化剧烈,荆江河道崩岸仍然十分频繁.本文分析总结了荆江近期河道演变的特点;分析研究了河道演变过程中主流线的变化、河道冲刷对崩岸模式的影响.从而得出:主流线的变化、河道的冲刷变化可能诱发崩岸产生,崩岸如果得不到有效控制将会影响河势的发展.     

Coupled Model of Two-phase Debris Flow, Sediment Transport and Morphological Evolution

The volume fraction of the solid and liquid phase of debris flows,which evolves simultaneously across terrains,largely determines the dynamic property of debris flows. The entrainment process significantly influences the amplitude of the volume fraction. In this paper,we present a depth-averaged two-phase debris-flow model describing the simultaneous evolution of the phase velocity and depth,the solid and fluid volume fractions and the bed morphological evolution. The model employs the Mohr–Coulomb plasticity for the solid stress,and the fluid stress is modeled as a Newtonian viscous stress. The interfacial momentum transfer includes viscous drag and buoyancy. A new extended entrainment rate formula that satisfies the boundary momentum jump condition(Iverson and Ouyang,2015) is presented. In this formula,the basal traction stress is a function of the solid volume fraction and can take advantage of both the Coulomb and velocity-dependent friction models. A finite volume method using Roe's Riemann approximation is suggested to solve the equations. Three computational cases are conducted and compared with experiments or previous results. The results show that the current computational model and framework are robust and suitable for capturing the characteristics of debris flows.     

黄河山东段1986～1996年水沙变化特点

通过对近期黄河下游山东河段来水来沙特点的分析,指出了自１９８６～１９９６年以来的枯水少沙系列,使下游河道的水沙条件发生了根本变化,年水量大幅度减少,年径流量减少了一半,水量年内分配发生变化,河道淤积持续发展,对下游的防洪保安构成了新的威胁。     

汀江上游水沙变化特征分析

本文对汀江上游观音桥水文站1990～2005年的降水量、径流量、输沙量等相关资料进行了统计分析,结果表明,降雨、径流和输沙量主要集中在4、5、6、8月份,均呈弱双峰型,峰值出现在6、8两个月,主峰值出现在6月份.运用回归分析发现降水量与径流量之间具有良好的正向相关性,而输沙量与二者之间相关关系都不明显;采用Kendall秩次相关分析法对降水量、径流量和输沙量进行趋势分析,在降水量和径流量变化不十分明显的情况下,输沙量有显著的下降趋势,表明汀江上游多年来的水土保持工作的取得了一定的效果.