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在弯道水槽中展开系列试验,研究水力冲刷过程中非粘性岸坡冲刷崩塌与河床冲淤交互作用过程及其影响因素,进一步分析塌岸淤床泥沙贡献率。试验成果表明,水流冲刷过程中岸坡破坏是水流淘刷岸坡坡脚、岸坡崩塌及崩塌体淤积坡脚并在河床上输移掺混的交互作用反复循环过程。塌岸淤床模式及掺混程度与近岸流速、主流贴岸程度、水位及河床边界条件等关系密切。近岸流速越大、水位越高,岸坡总冲刷坍塌量、河床总淤积量以及河床累计淤积率也越大,稳定后的岸坡越趋平缓;河床可动程度越大,岸坡总冲刷坍塌量及其在河床上的总淤积量也越大,但河床累计淤积率却越小;水位越高,在弯道段等横向输沙强度较大的地方,岸坡冲刷崩塌体与河床发生掺混的程度也越大。 相似文献
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根据长江中下游水沙运动特征,采用水动力学、河流动力学和数值模拟技术相结合的技术途径,建立了一、二维混合的非恒定流非均匀沙非平衡输沙的数学模拟模型,对长江中下游干流、河网区和洞庭湖水沙运动及其河床变形进行了数值模拟,并在水沙模拟的范围内着重对河网区内水沙动边界的处理、河网汊点分流分沙计算模式、动床阻力和河湖交换模式等问题进行了讨论,提出了解决问题的途径和技术处理方法.为了验证模型的适应性和有效性,采用1981年至1989年10年长江中下游水文资料对所建模型进行了检验,模拟结果较好地反映了长江中下游干流、河网区和洞庭湖水沙输运特征和河道冲淤的宏观效应. 相似文献
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床面上泥沙颗粒的起动测量一直是泥沙运动规律研究的难题。为此,提出了一种基于B超成像技术的泥沙起动流速测量方法。在模型试验水槽中,该方法利用B超仪获取水下地形及其附近粒子的运行图像,通过图像处理技术分析统计床面附近运动粒子的成像光斑个数,并分析其与流速之间的关系。结果表明,B超成像光斑个数在泥沙起动过程中存在一个突变过程,且该突变过程与泥沙起动运动相对应,可用来判定泥沙起动及其对应的起动流速,并利用该流速下的床面地形变化验证了该方法的正确性。该方法具有无扰动无干扰、适合于清水和浑水、易于实现自动化测量的特点。 相似文献
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高寒山区的地表水与地下水相互作用的定量研究对水资源的评价及管理等具有重要意义,而目前在高寒山区开展的地表水与地下水相互作用的定量研究相对较少.以黑河上游葫芦沟流域为研究区域,采用温度示踪方法对高寒山区河水与地下水的相互作用进行了研究,并对温度示踪方法在高寒山区的适用性进行了讨论.监测了研究区两个时段的地温、河水水位、地下水水位以及河床沉积物底部不同深度处的温度,并对温度系列数据进行定量分析,计算了不同位置处河水入渗流速.结果表明:研究区河水水位普遍高于地下水水位;河床底部温度在9月份整体低于7月;流速计算结果表明监测时段内主要为河水入渗补给地下水,入渗速率整体介于2×10-6~5×10-5 m/s.温度示踪法在高寒山区的适用性分析表明:在地下水受多途径补给时,温度示踪法仅指示河水对地下水的补给,而其他水源对地下水的补给还要通过同位素方法和数值模拟等其他手段进行计算.影响高寒山区河水对地下水补给的因素主要有:河水与地下水水位、河床沉积物的水力传导系数与热容. 相似文献
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长江是中国的"黄金水道", 通过系统性航道整治和疏浚维护, 长江荆江河段航道水深已由2002年的2.9 m提升至2020年的3.5~3.8 m, 但仍低于上游三峡大坝库区(4.5 m)及下游河段(4.5~6.0 m), 航道水深与上下游不衔接且制约长江航道综合效益发挥。为了适应上下游航道水深, 需提升荆江河段航道尺度, 亟需明确航道水深资源、碍航特征与河道演变等关系。以长江荆江河段为对象, 分析1960—2020年水沙及地形等资料, 开展长江中游荆江河段滩槽演变与航道水深资源提升关系研究。研究表明: 三峡工程运行后荆江河段以枯水河槽冲刷为主, 冲刷量占全部冲刷量的90.97%, 江心洲和边滩面积减少18.3%, 其中江心洲、边滩面积减幅分别为9.4%和24.9%;在河床冲刷与航道整治工程实施条件下, 以4.5 m×200 m(水深×宽度)进行航道尺度核查, 荆江河段碍航总长度占全河段5.3%;4.5 m水深碍航特征包括砂卵石河段枯水位下降幅度高于河槽下切深度引起航道水深不足, 沙质河床内弯曲河段"凸岸侧边滩冲刷、凹岸侧深槽淤积"引起滩槽形态及航道边界不稳定, 以及分汊河段内洲滩萎缩与汊道间不均衡冲刷引起枯水航路不稳定及水深不足。 相似文献
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弯道水流结构在天然河流形态演变过程中起着重要作用,为进一步深化对弯道环流结构与紊动特性的认识,以三峡库区黄花城河段具有的连续弯道为研究对象,采用声学多普勒剖面流速仪(ADCP)开展原型三维瞬时速度测量,初步分析弯道环流结构与湍流结构尺度分布特性。研究结果表明:三峡库区黄花城河段存在河道层面宏观尺度的弯道环流结构;受局部壅水以及河床地形影响,在测量垂线上表现为全水深环流结构或双环流结构特征;超大尺度湍流结构仍然存在于库区连续弯道河流中,但尺度以及分布受弯道环流结构影响较大。 相似文献
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针对长江中游瓦口子至马家咀河段(弯曲分汊河段)的水沙运动特点,给出了二维水沙数学模型尤其是推移质不平衡输沙计算的模式,主要包括推移质不平衡输沙方程、床沙级配方程、河床变形方程;对模型中的几个关键问题提出了处理方法,如非均匀沙起动及输移规律、床面混合层厚度等.利用大量的水流及河床变形资料,率定了模型的一些参数,进行了水面线、流速分布及河床变形的详细验证.在此基础上,根据设计部门提供的进出口水沙边界条件,预测了三峡工程蓄水初期该河段的冲淤过程与分布及航道条件的变化. 相似文献
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针对天然河流交汇区域复杂的地形条件及水流运动特性,采用水气两相流三维数值模型,对长江与嘉陵江交汇区水流运动进行深入研究,分析了交汇区域分离区、剪切层、流速场及螺旋度的变化特性。研究结果表明:长江与嘉陵江交汇的水流分离区形状受地形影响明显,随着水位的增加向右岸移动,剪切层整体呈一个扭曲的曲面;干支流原有的环流在交汇之后重新汇合,左岸未出现明显的环流,右岸逆时针的环流有减弱趋势,交汇区域纵向流速呈现高速与低速带分布特征。此外,长江和嘉陵江在交汇口下游螺旋度呈现左侧为负、右侧为正的对称分布,水流结构表现出逐渐形成双螺旋流的趋势,其中左侧的螺旋流逆时针运动,右侧的螺旋流顺时针运动。 相似文献
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分析河口动力特征,进而揭示其控制下的三角洲前缘挟沙河流床沙载荷（推移质）搬运和沉积机制,是合理构建河控三角洲生长沉积模式的前提。运用流体力学的湍流理论从微观动力过程角度分析失去河床约束条件下依靠惯性作用流动的河水入湖过程中河、湖两类水体的相互作用机制及流动规律,结合水槽物理模拟及前人开展的数值模拟,并借鉴河流泥沙动力学理论成果,构建了受流体力学及河流泥沙动力学约束的河控三角洲生长的动力和沉积模式。结果表明:湍流的特点决定了两类水体界面处存在强烈的质量、动量、动能传递。河水入湖过程既不是圆形（轴对称）射流,也不是平面（二维）射流,而是矩形（三维）射流,流速沿程会以负指数快速衰减。河口是挟沙河流流速衰减的终点,其控制下的三角洲前缘是挟沙河流床沙载荷沉积的终点。三角洲平原砂体生长过程,是三角洲平原动力、沉积、地貌相互作用的过程,生长的动力和沉积模式可以概括为:河流末端水体流速沿程衰减→挟沙能力降低→泥沙沉积→河床抬高→堤岸决口→河流分叉→水体流速沿程衰减→挟沙能力降低→泥沙沉积。分流河道砂体构成三角洲平原的骨架砂体,地貌控制下河流的频繁摆动是三角洲平原砂体生长的重要机制。河控三角洲沉积的主体为平原环境,而非前缘环境。 相似文献
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通过理论分析和有限元技术,建立了综合考虑河流冲刷力、渗透力、自重应力耦合力系下的堤岸（水上、水下）与河床的整体分析模型,直接分析河流冲刷作用对堤岸渗流和变形的影响,并结合强度折减有限元法分析河流冲刷对堤岸边坡整体稳定性的影响。结果表明,渗透流速的最大值出现在堤脚,冲刷作用使堤岸的渗透流速有所提高,并使堤岸坡脚沿外江方向的水平位移明显增加,愈靠近坡脚,外江方向水平位移增加的幅度愈大,在不同水位下堤脚都是最易受到渗流和冲刷影响的地方;河流冲刷进一步加大了堤岸和河床塑性区范围,堤岸的安全系数降低;河流冲刷对堤岸渗流和变形产生的影响随着河水位的上升而加剧,河水位越高,冲刷作用使堤岸稳定性降低的幅度越大。 相似文献
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三峡工程大江截流水力要素变化分析 总被引：1，自引：0，他引：1
根据三峡工程大江截流期间收集到的截流河段,导流明渠、二期上下围堰口门区的水位,流速,流量,河床地形,水面流态等监测资料,分析研究了截流河段（尤其是动态的龙口）水力要素的变化规律及其相互关系。分析表明,龙口纵,横断面的流速分布受戗堤进占与平抛垫底施工和上游来水来沙的综合影响。围堰渗流量的监测对分析明渠分流比,石渣戗堤稳定研究起到了补充作用。 相似文献
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为探讨砾石群对河道生物栖息地自然化改造效果,以江西金沙溪河段为例,采用文献调研和数值模拟的方法,选择鲢鱼为目标物种,耦合河段的平面二维水动力及栖息地模拟,研究了砾石群布置对裁弯河道生物栖息地的影响特性及自然化改造效果。结果表明:裁弯河道鲢鱼栖息地加权可用面积（AWU）明显减少,弗劳德数在其主流线附近增大,剪切速度值由原河道的横向梯度分布转变为均匀分布;砾石群对裁弯河道生物栖息地的自然化改造效果显著,其中河道凹岸高密度布置方式使鲢鱼栖息地可用面积百分率（APU）由裁弯河道的9.20%增长至15.06%,砾石群下游附近水流的弗劳德数由裁弯河道的0.13~0.68骤降至0~0.15,砾石群下游区域形成低速水流区,为鲢鱼在大流量河道中提供了良好的庇护场所。 相似文献
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掌握三峡和葛洲坝枢纽间河段水沙及冲淤特性的变化规律,是河段诸多工程问题研究的前提。对大量水沙地形资料进行分析,探讨泥沙起动理论在冲刷预测中的应用。长江上游水库建设及两大枢纽相继运行,河段年径流量微减,月均流量发生"削峰填谷"重分配,年输沙量大幅降低,河段水沙关系显著改变;河段累积冲淤量受极端水文条件和枢纽调度的短期和长期控制,时间上具有明显阶段性特征,空间上则表现为部分子河段的活跃性;床沙组成随枢纽运行先后发生细化和粗化;基于沙玉清起动流速公式绘制了起动临界条件曲线图,通过推算断面最大可动床沙粒径或临界流量,可为河床冲刷可能性的预判提供参考。 相似文献
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掌握三峡和葛洲坝枢纽间河段水沙及冲淤特性的变化规律,是河段诸多工程问题研究的前提。对大量水沙地形资料进行分析,探讨泥沙起动理论在冲刷预测中的应用。长江上游水库建设及两大枢纽相继运行,河段年径流量微减,月均流量发生"削峰填谷"重分配,年输沙量大幅降低,河段水沙关系显著改变;河段累积冲淤量受极端水文条件和枢纽调度的短期和长期控制,时间上具有明显阶段性特征,空间上则表现为部分子河段的活跃性;床沙组成随枢纽运行先后发生细化和粗化;基于沙玉清起动流速公式绘制了起动临界条件曲线图,通过推算断面最大可动床沙粒径或临界流量,可为河床冲刷可能性的预判提供参考。 相似文献
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Study on hydraulic geometry can reveal the response of river systems to basin attributes, and the trends in channel change. Based on 35 years of data collected at 10 hydrological stations (cross-sections), the hydraulic geometry relations between cross-sectional variables and discharge were established, and the derived parameters were analyzed. The channel behavior of the mountainous bedrock reach (from riverhead to Xunhua cross-section) and the alluvial reach (from Xunhua to Toudaoguai cross-sections) differed significantly over the past decades in response to dramatic water and sediment changes. The hydraulic geometry quasi-equilibrium was achieved through equally adjusting water depth and flow velocity in the mountainous bedrock reach; while primarily through flow velocity in the alluvial reach. The change rate of river width with varying discharge was relatively small in the whole upper Yellow River. Compared with the lower Yellow River and other rivers in the world, both similarity and differences existed, indicating the general adjustment direction of hydraulic quasi-equilibrium and also the importance of considering other influencing factors in hydraulic geometry studies. In addition, dams played an important role in affecting the changes of hydraulic geometry exponents. 相似文献
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Flow and sediment dynamics in a low sinuosity, braided river: Calamus River, Nebraska Sandhills 总被引：1，自引：0，他引：1
The interaction between channel geometry, flow, sediment transport and deposition associated with a midstream island was studied in a braided to meandering reach of the Calamus River, Nebraska Sandhills. Hydraulic and sediment transport measurements were made over a large discharge range using equipment operated from catwalk bridges. The relatively low sinuosity channel on the right-hand side of the island carries over 70% of the water discharge at high flow stages and 50–60% at low flow stages. As a result, mean velocity, depth, bed shear stress and sediment transport rate tend to be greater here than in the more strongly curved left-hand channel. The loci of maximum flow velocity, depth and bed shear stress are near the centre of the channel upstream of the island, but then split and move towards the outer banks of both channels downstream. Variations in these loci depend on the flow stage. Topographically induced across-stream flows are generally stronger than the weak, curvature-induced secondary circulations. Water surface topography is controlled mainly by centrifugal accelerations and local changes in downstream flow velocity. The averaged water surface slope of the study reach varies very little with discharge, having values between 0·00075 and 0·00090. As bed shear stress generally varies in a similar way to mean velocity, friction coefficients vary little, normally being in the range 0·07–0·13. These values are similar to those in straight channels with sandy dune-covered beds. Bedload is moved mainly as dunes at all flow stages. Grain size is mainly medium sand with coarse sand moved in thalwegs adjacent to the cut banks, and with fine sand at the downstream end of the island. These patterns of flow velocity, depth, water surface topography, bed shear stress, bedload transport rate and mean grain size can be accurately predicted using theoretical models of flow, bed topography and sediment transport rate in single river bends, applied separately to the left and right channels. During high flow stages deposition occurs persistently near the downstream end of the island, and cut banks are eroded. Otherwise, erosion and deposition occurs only locally within the channel as discharge varies. Abandonment and filling of a strongly curved channel segment may occur by migration of an upstream bar into the channel entrance at a high flow stage. 相似文献
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大型水库运行改变了坝下游水沙条件,引起河床冲淤、洲滩形态等适应性调整,尤其是近坝段沙质河床的响应最为敏感。以三峡大坝下游近坝段沙质河段为研究对象,采用1955-2018年水沙数据与1975-2018年地形资料,研究了河床冲淤量及河床形态、洲滩形态演变及联动关系等。研究表明：伴随流域来沙量减少,1975-2018年河床为累积冲刷态势,枯水河槽冲刷量占总冲刷量的93.1%,同步发生洲滩面积减少、深泓下切;以2009年分界,滩槽冲淤逐渐由"低滩冲刷,高滩淤积"逐渐向"低滩、高滩均冲"转变;受来沙量锐减、河道采砂活动等影响,2013年以来河床冲刷强度显著增大,疏浚抛泥对滩槽冲淤的影响较小;航道工程实施前滩群演变关联性强,太平口心滩发育与头部下移引起腊林洲边滩上段面积减小并后退,对应腊林洲边滩尾部面积增大且淤宽,使得三八滩面积减小且右缘蚀退,金城洲逐渐由边滩演变为心滩;航道工程实施后太平口心滩与腊林洲边滩上段关联性减弱,受航道工程及疏浚抛泥等影响腊林洲边滩下段淤宽,引起三八滩维持面积持续减小、右缘后退及左移态势,促使金城洲萎缩且分散。 相似文献