河岸陡峭度对冲积河流平衡河道形态的影响

河岸抗冲性对河流横断面形态影响显著。以水力半径分割方法为基础,采用等腰梯形过水断面,以河岸陡峭度代表河岸的抗冲性,利用变分方法研究冲积河流达到平衡状态时,河岸抗冲性对河道横断面形态以及输沙能力的影响。研究结果表明:河岸陡峭程度减缓时,平衡河道形态变得宽浅,相反变得窄深;河岸陡峭度变化对水力几何形态关系式中的相关变量指数几乎没有影响,仅仅影响水力几何形态关系式中的系数。随着河岸陡峭度增加,河流达到平衡状态时横断面形态变得窄深,河道最大输沙率增大。

冲积河流推移质输沙最优河道形态影响因素理论分析

为从理论上确定水沙动力、阻力和边界条件对冲积河流推移质输沙最优河道形态和最小比降的影响,基于水力半径分割方法将河床整体糙率划分为河岸糙率和河底糙率;采用河道形态自动调整变分方法,以等腰梯形为河道过水断面,推导推移质输沙率与河道形态的关系,分析河岸与河底相对糙率、河岸坡角、流量、输沙率、中值粒径和河底糙率对最优河道形态和最小比降的影响。结果表明:最优河道形态和最小比降随河岸与河底相对糙率的增大而减小,随河岸坡角的增大而增大。流量或者河底糙率的增加将使最小比降减小,同时造成最优河道形态趋向窄深。输沙率或者中值粒径的增加将使最小比降增大,但两者对最优河道形态演变的影响不同,输沙率增大将使最优河道形态向宽浅发展,而中值粒径增加将使最优河道形态向窄深发展。

河道推移质最大输沙能力影响因素敏感性分析

河道推移质最大输沙能力受到水动力和河道边界多因素的共同影响。采用水力半径分割方法,以河岸坡角为θ的等腰梯形为过水断面,λ为河岸与河底的相对糙率,d50为床沙中值粒径,nb为河底糙率系数,Q为流量,S为比降,利用变分方法解析各因子对河道的推移质最大输沙能力和相应最优河道形态的影响程度。结果表明:河道推移质最大输沙率随着λ的增大而增大,随着θ的增大而减小,即河岸糙率的相对增大或河岸坡度的减小都会提升最大输沙能力;流量Q、比降S的增大,均可提升最大输沙能力;河底糙率系数nb减小、流量维持不变将会降低最大输沙能力,床沙中值粒径d50减小则会提升最大输沙能力;既不特别宽浅又不特别窄深的河道具有最大的推移质输沙能力。