卵砾石淤积的沙洲发育机理

卵砾石的沙洲在山区河流的局部河段广泛发育。通过对沙洲平面形态的概化,推导菱形沙洲的沿程水头损失表达式。依据最小阻力原理,沙洲只有通过洲头淤积向上游生长的发育模式才能实现其沿程阻力达到最小。卵砾石淤积的沙洲洲头浅滩、边滩和洲尾浅滩的边坡泥沙颗粒临界起动的受力分析可知,洲头浅滩的推移质处在逆坡中最难起动,洲尾浅滩处在顺坡次之,两侧边滩沿水流方向最易起动,故洲头相对于洲尾更易于推移质停留与淤积。植被发育可促进沙洲前期发育和后期稳定,洲头一般堆积卵砾石的浅滩,洲头中部为草本植物,洲尾为灌木林覆盖,沙洲洲面的不同植被覆盖情况不仅揭示沙洲植被演替规律,而且验证沙洲向上游生长的发育模式。

来水流量变化条件下沙洲冲淤试验研究

河道中沙洲的发育变形受上游来水流量大小的影响较大,不同来水流量情况下沙洲的冲淤变形以及发育机理有一定的差别。通过椭圆形沙洲在来水流量变化条件下的冲淤试验,绘制沙洲俯视图以及剖面图,分别对沙洲的总体以及局部特征断面进行对比分析。结果表明,洲头冲刷较明显,洲尾未有明显冲刷现象。河道凸岸边沙洲流量越大,冲刷越明显,河道凹岸侧的淤积越明显。流量越大,沙洲的冲淤现象越明显,整体的偏移量越多,变形越明显。

下荆江急弯段河床形态调整对水流特性的影响

三峡水库运用后下荆江急弯段出现“凸冲凹淤”现象,研究急弯段河床形态调整对水流特性的影响十分必要。基于2002年、2011年和2016年实测地形,采用Delft 3D水动力学模型计算上游来流为5 000 m^(3)/s、10 000 m^(3)/s和20 000 m^(3)/s流量的七弓岭急弯段水流特性,探讨河床形态调整对弯道段流速分布与二次流结构和强度的影响。结果显示:七弓岭急弯段2002年至2016年的水流动力轴线大幅左摆,三种流量级条件下分别左摆1 160 m、1 130 m和900 m;水流冲刷动力在凸岸增强,凹岸减弱。这三年的凸岸侧垂线平均流速最大值依次为1.24 m/s、1.91 m/s和1.66 m/s。凹岸侧最大流速依次为2.55 m/s、0.97 m/s和0.80 m/s。七弓岭弯顶上游的断面平均环流强度递减,凹岸沙洲的二次流已非常微弱,导致泥沙淤积。