Roughness effect on the correction factor of surface velocity for rill flows     

Alessio Nicosia  Costanza Di Stefano  Vincenzo Palmeri  Vincenzo Pampalone  Vito Ferro 《水文研究》2021,35(10):e14407

Flow velocity is one of the most important hydrodynamic variables for both channelized (rill and gullies) and interrill erosive phenomena. The dye tracer technique to measure surface flow velocity V_s is based on the measurement of the travel time of a tracer needed to cover a known distance. The measured V_s must be corrected to obtain the mean flow velocity V using a factor α_v = V/V_s which is generally empirically deduced. The V_s measurement can be influenced by the method applied to time the travel of the dye-tracer and α_v can vary in different flow conditions. Experiments were performed by a fixed bed small flume simulating a rill channel for two roughness conditions (sieved soil, gravel). The comparison between a chronometer-based (CB) and video-based (VB) technique to measure V_s was carried out. For each slope-discharge combination, 20 measurements of V_s, characterized by a sample mean V_m, were carried out. For both techniques, the frequency distributions of V_s/V_m resulted independent of slope and discharge. For a given technique, all measurements resulted normally distributed, with a mean equal to one, and featured by a low variability. Therefore, V_m was considered representative of surface flow velocity. Regardless of roughness, the V_m values obtained by the two techniques were very close and characterized by a good measurement precision. The developed analysis on α_v highlighted that it is not correlated with Reynolds number for turbulent flow regime. Moreover, α_v is correlated neither with the Froude number nor with channel slope. However, the analysis of the empirical frequency distributions of the correction factor demonstrated a slope effect. For each technique (CB, VB)-roughness (soil, gravel) combination, a constant correction factor was statistically representative even if resulted in less accurate V estimations compared to those yielded by the slope-specific correction factor.  相似文献   

Mechanism of collision model for bedload transport     

Chenwei Zhao 《国际泥沙研究》2021,36(5):577-581

The current study introduces a new particle–particle collision model as well as a classical particle–wall collision model to simulate the process of bedload transport. Large eddy simulation and two-way coupling Lagrangian point–particle models also are applied. Flow conditions for all simulations are done based on previous experiments and four comparison cases are studied. The bedload function result obtained using this model agrees with the previous studies, which proves that the model is reasonable and effective in dealing with bedload transport in turbulent flow. Otherwise, failure to consider the particle–particle collision, Basset force, or Saffman lift force in the model lead to underestimating the bedload transport rate.  相似文献   

Interfacial instability of sand patterns induced by turbulent shear flow   总被引：1，自引：0，他引：1  

Sk Zeeshan Ali  Subhasish Dey 《国际泥沙研究》2021,36(4):449-456

When a turbulent shear flow above a plane sand surface entrains sand grains,it generates a variety of sand patterns.Fluvial sand forms two major interfacial patterns:meso-scale dunes and antidunes,and large-scale bars.Measurements have evidenced that under erosive conditions,meso-scale patterns either change to or coexist with large-scale patterns.However,it remains elusive what exactly drives the switching of interfacial patterns and how the switching occurs.Here,we showdcombing a flow model with a grain transport model,allowing for both the surface and suspended sand fluxes dthat the switching of patterns emerges from the shear-driven complex feedback between grain transport and topographic perturbations.The switching predominantly depends on the magnitudes of the Rouse number and the grain size to undisturbed flow depth ratio.The model offers quantitative predictions of the maximum amplification of sand patterns and unveils a new attraction erepulsion phenomenon.  相似文献   

青藏高原东北侧7月少雨流型的研究     

王金花  马镜娴  谢金南 《高原气象》2004,23(6):875-883

根据青藏高原东北侧9个代表站1951—2000年历年7月的降水量资料,确定了5个多、少雨年。再用NCEP／NCAR再分析格点资料,分别求出850,700,600,500,200,100,70,50和30hPa共计9个层次上多、少雨年份7月月平均合成位势高度场。计算了500hPa合成高度场与其余各个层次合成高度场流型的相似性度量以及各个层次的东亚北风指数。结果表明：20世纪80年代提出的1300hPa层次上高原东北侧“西正东负”少雨流型的特征在850～70hPa整层大气中仍然存在。同时．7月少雨流型与平流层低层70,50hPa前期环流特征之间也存在联系,这些结果可供西北干旱形成研究和干旱预测业务参考。  相似文献   

青藏高原南部晚新生代板内造山与动力成矿   总被引：14，自引：1，他引：13  

李德威 《地学前缘》2004,11(4):361-370

青藏高原晚新生代构造隆升是板块碰撞成因还是板内造山过程 ,关系到高原形成机制、演化过程以及岩石圈动力学与大陆动力学的关系等一系列重大科学问题。近年来在冈底斯发现多个以斑岩铜矿为主的大型和超大型矿床 ,其成矿时代为 2 0～ 12Ma ,与青藏高原构造隆升时代一致 ,也与笔者10年前以大陆动力学和成矿动力学为理论指导的预测结果吻合。青藏高原南部晚新生代大量的地质、地球物理、矿床等方面的证据根本不支持碰撞造山理论 ,如青藏高原内部伸展边缘逆冲、碰撞与隆升之间时差明显 ,壳内低速层和低阻层发育 ,造山与成盆关系密切 ,板内隆升环境下发生大规模构造变形、岩浆活动和动力成矿等。青藏高原南部晚新生代构造隆升作用是在新特提斯开合转换、碰撞造陆之后 ,在下地壳层流作用的驱动下 ,发生板内造山、地壳增厚、热隆伸展和改造成矿的构造成矿过程 ,大规模的板内金属成矿在 3～ 4Ma以来的均衡隆升、成山过程中进一步改造。  相似文献   

喀喇昆仑山西北部冰川运动速度地形控制特征   总被引：2，自引：2，他引：0  

张莎莎  张震  刘时银  李鑫  黄丹妮  薛乃婷 《冰川冻土》2019,41(5):1015-1025

为了探讨地形和海拔对冰川季节和年平均运动速度的影响程度,利用2013-2018年GoLive数据与ASTER GDEM V2数据对喀喇昆仑山西北部3 389条冰川的地形（坡度、坡向、海拔）和冰川运动速度进行了综合分析。结果表明：冰川表面运动速度在物质平衡线处（3 970~4 770 m）达到最快,是冰川积极维持物质平衡的一种体现。坡度平缓地区在不同海拔下的冰川运动速度有明显的差别,但是不同坡度地区的冰川运动速度随海拔变化的趋势基本一致,均呈现先增大后减小。北坡冰川运动速度较平稳,南坡和西南坡的冰川运动速度（均为0.25 m·d^-1）最快并且变化幅度较大,最小值与最大值相差近4倍。冰川运动速度不是呈现单一的季节性变化,同时还会受到地形的控制。低海拔区域冰川运动速度在消融期（3-6月）较快,中海拔区域在消融前（11月至次年2月）较快。  相似文献   

新资深大断裂变质带特征、成因及活动演化     

陶志军  方适宜  蔡松锋  沈川 《铀矿地质》2019,(3):137-144

在前人研究成果和野外调查基础上,对新资深大断裂变质带特征进行系统总结,从宏观构造、显微构造与组构、岩石矿物学、年代学和地球化学等多学科角度综合研究,分析了新资断裂带各类岩石组构成因,并建立了其活动演化期次。新资深大断裂变质带构造岩主要包括定向组构系列岩石和块状系列岩石,主要是由早期的韧性变形变质作用阶段和晚期的脆性破碎作用阶段先后作用形成。越城岭岩体西侧规模巨大的花岗片麻岩带应属新资深大断裂变质带的一部分,属早期活动的产物,其原岩为越城岭岩体,为断裂变质和动力热流变质作用形成。韧性剪切系列岩石按变形变质强度可分为高温高压韧性剪切带和中温高压韧性剪切带,表明韧性剪切作用具有多期性。新资断裂带活动演化主要经历了四个阶段,始于加里东期,至喜山期均有活动,现在的新资断裂带是经过多个阶段不同类型变质作用由东向西不断迁移和相互叠加的结果。  相似文献   

北京西郊玉泉山地区岩溶水强径流路径地球物理分析          下载免费PDF全文

李巧灵  雷晓东  杨勇  杨全合  李晨  关伟  孙杰夫 《中国地质》2019,46(2):346-358

为研究北京西郊玉泉山地区岩溶水径流路径,需查明区内地层结构和断裂构造发育情况,故在玉泉山周边地区开展了综合地球物理勘查工作。完成1∶25000面积性重力测量3670点,在重力数据解释推断成果基础上,有针对性地布设可控源音频大地电磁测深(CSAMT)剖面测量5.1 km及微动测深点4个。综合研究了基岩起伏形态和构造展布特征,新解释推断了10条可能存在的断裂构造。结合区域水文地质资料,对主要断裂的水文地质意义进行了分析,形成了玉泉山地区岩溶水强径流路径新的认识,部分成果与最新的同位素水化学研究成果一致。本研究为玉泉山泉恢复确定合理的回灌方案提供了地球物理依据。  相似文献   

西藏天摩沟泥石流形成机制与成灾特征     

高波  张佳佳  王军朝  陈龙  杨东旭 《水文地质工程地质》2019,(5):144-153

西藏林芝市波密县天摩沟于2007年9月、2010年7月、2010年9月和2018年7月分别发生大型和巨型泥石流,4次泥石流活动均不同程度堵塞主河帕隆藏布,淤埋国道318或摧毁桥梁,堰塞湖淹没村道、溃决造成下游塌岸,给当地居民生命财产尤其是交通干道造成极大危害。文章针对以上4次泥石流活动,采用高分辨率遥感影像,对泥石流发生前的孕灾背景进行解译,同时结合无人机航空摄影和地面调查对天摩沟泥石流形成机制和成灾特征进行了对比分析,得到以下结论:(1)天摩沟内冰川发育,年际变化大,目前泥石流形成的主要方式为岩崩和堵溃,其中2018年和2007年为岩崩引发,2010年为堵溃引发,该沟同时具有冰川泥石流和降雨泥石流的特征。(2)经历了2007年和2010年3次大规模泥石流后,天摩沟内斜坡类物源储量增加了19.6%,绝大部分启动的冰碛物和崩滑物源都转化为泥石流沟道堆积物或冲出沟口。(3)天摩沟2018年泥石流容重为2.10g/cm^3,为黏性泥石流,流速快冲击力强,帕隆藏布河道受到挤压多次变道,历史上最大偏移距离为190m。(4)2018年7月11日泥石流成因为降雨条件下加剧冰川消融引发主沟沟源右侧岩崩,形成多阵次泥石流,主泥石流体积18×104m3,淤埋G318近220m。后续依然具有暴发大型泥石流的可能性,建议进行防治降低其危害程度。  相似文献   

滑坡-碎屑流冲击导引结构的离散元模拟     

张睿骁  樊晓一  姜元俊  杨海龙 《水文地质工程地质》2019,(5):161-168

滑坡碎屑流对拦挡结构的直接冲击常产生较高的峰值冲击力和冲击能量,导致结构发生破坏而失效;而导引结构通过改变碎屑流的运动路径,可减缓其冲击效应,提高结构抗冲击能力。文章运用三维离散元模拟软件,结合室内休止角试验的结果,校准数值模拟参数,以三种不同导引结构(凹型圆弧、直线型、凸型圆弧)为变量进行数值模拟分析。研究结果表明:凹型圆弧结构B1可以有效地将碎屑流颗粒的冲击力进行转化,结构所受的法向力最小,切向力最大,对颗粒的导引作用最大。经过三种不同导引结构后,颗粒与滑槽之间的碰撞和摩擦是导致颗粒动能减小的主要原因;而三种不同导引结构对颗粒动能的耗散效果无显著差异。导引结构的作用对于颗粒堆积体积分布有显著的影响,主要影响区是靠近坡脚处,对导引结构之后的堆积区域的颗粒体积分布影响不显著。通过对冲击效应和堆积特性的研究,得到凹型圆弧结构形式最优,可以为碎屑流的防护工程抗冲击设计提供参考。  相似文献