河道横向展宽机理与模拟方法的研究综述

本文首先描述了冲积河道横向展宽的现象 ,深入地分析了导致河道横向展宽的两类机理 ,即受冲积作用控制的展宽机理 (包括水流直接冲刷、河岸崩塌 )和不受冲积作用控制的展宽机理 (包括渗流、管涌的破坏、风浪淘刷河岸的破坏等 )。然后指出了河道横向展宽的力学关系及影响因素。最后系统地总结了当前模拟河道横向展宽的三类方法 (经验方法 ,极值假说方法和水动力学—土力学方法 )的优缺点及适用范围 。

冲积河道冲刷过程中横向展宽的初步模拟

本文首先描述了冲积河道横向展宽现象 ,分析了河岸横向冲刷、崩塌的机理及展宽原因。然后建立细沙河流一维非均匀悬移质泥沙数学模型 ,同时结合河道横向展宽模式 ,预测冲积河道冲刷过程中 ,粘性土组成的河岸的横向展宽过程。此外 ,还分析了不同来水来沙条件及河岸土体特性对河道横向展宽和河床冲刷的影响 ,指出了影响冲积河道横向展宽的主要因素。

近期黄河下游游荡河段床面下切与横向展宽的定量关系

水库运用初期,坝下游河床通常会发生冲深下切及滩岸崩退过程,但是现有研究较少分析河床下切与横向展宽之间的定量关系。以1999-2015年游荡河段实测断面地形资料和水沙资料为基础,分析了近期游荡河段的河床调整过程,发现河床调整以床面下切为主,部分河段崩岸明显;建立了不同河段累计床面下切值与累计滩岸崩退宽度之间的经验关系,其相关系数均大于0.8;根据水沙控制方程推导了河床下切与展宽之间的定量关系,发现累计床面下切值与河宽变化率及初始水深有关,各河段的相关系数均大于0.8;预测了未来游荡河段河床形态的调整过程,发现当各河段持续下切至某一值时,两种方法计算下的河床展宽值较为接近,一定条件下可用来估算河床下切和横向展宽的实际情况。

冲积河道冲刷过程中的横向展宽模拟

以安义县境内某设计治理河道为研究对象,在概述河道地质条件、地形地貌的基础上,进行了河道横向展宽力学机理的分析,基于此,从河岸上部黏性土及下部非黏性土两个方面分别进行了该河岸横向展宽过程的模拟。结果表明,对于冲积河道而言,河岸横向展宽对于河床纵向冲淤变形有直接影响,若不及时治理横向展宽,河岸冲刷后大量土体会滑入河道,引发附加淤积,加剧纵向冲刷,甚至引发堤防决口。为此必须在充分分析河道横向展宽机理及严重程度的基础上,采取有效治理措施。

内陆河三角洲堆积体形成发展过程

通过概化水槽试验对水流泥沙从内陆河进入浅水湖泊后的三角洲堆积体形成发展过程进行研究。试验结果表明,在平面形态上,三角洲堆积体的形成发展过程可分3个阶段:第一阶段,水流泥沙在初期依次按小沙波体、带状沙波体、扇形三角洲堆积体和舌状三角洲堆积体形态形成发展,堆积体表面无明显主河槽且两侧区域无串沟;第二阶段,水流泥沙沿堆积体表面河槽在左侧区域和右侧区域之间交替推进;第三阶段,水流泥沙沿新河槽在摆动中同步推进。在纵向推进中,第一阶段初始较大,受横向展宽影响逐渐减弱;第二阶段以相对稳定的速率交替推进;第三阶段呈减弱趋势,最终保持同步推进速率。在垂向上,堆积体以稳定的速率淤积抬高发展;在横向上,水流泥沙在河槽主流摆动中不断横向输移泥沙。

入湖三角洲形成过程与淤积形态变化的实验研究

入湖三角洲的形成和发展过程是冲积河流演变的重要组成部分,三角洲尾闾水道生成、地貌演变机理更是河流动力学研究中的重点问题。利用自然模型法对入湖三角洲形成与形态发展过程进行模型试验,通过改变上游来沙和下游水位探究不同边界条件对三角洲平面形态、纵向推进、横向展宽及垂向抬高的影响。三角洲堆积体先呈舌状推进,随后随朵体的生长而变化,其长宽比先迅速增大后逐渐减小。上游来沙量越大,三角洲长宽比越小,下游水位越高对三角洲尺寸抑制越明显。三角洲纵向推进和横向展宽都呈现先迅速增长,后进入相对平稳期,并出现"台阶式"增长的趋势。来沙越多,横纵推进速度越快,越早出现突变式的增长。水位越高,三角洲越早以较小尺寸进入平稳期,突变周期越长,增长值越小。泥沙主要落淤在三角洲中下游,但较多来沙量会促使泥沙淤积在上游,并使上游河槽深度减小,中下游横截面坡度增大,三角洲整体纵向坡度也增大。