游蕩型河流演變及模擬

前言

游蕩河型是天然河流中常見的河型之一，在我國分布較廣，如黃河小北干流河段及孟津至高村河段、漢江丹江口至皇莊河段、滹沱河黃壁莊至藁城河段、塔里木河干流阿拉爾至新其滿河段等均為典型的游蕩型河道。游蕩型河流不僅地貌特征獨特，如斷面寬淺、灘槽高差較小，洲灘密布、汊道交織，而且演變特點復雜，如洪水暴漲暴落，同流量下的含沙量變化大；水流散亂，主流擺動不定，河勢變化急??；河床易沖易淤，且沖淤幅度較大；河岸抗沖性差，極易發(fā)生坍塌。游蕩型河流的這些特征常常對兩岸的防洪、工農業(yè)生產等帶來不利影響。因此采用多種手段，尤其是數(shù)值模擬與動床模型試驗，研究游蕩型河流的演變規(guī)律，在理論與實踐上都有重要意義。為此，我們在國家自然科學基金等資助下，開展了游蕩型河流演變及模擬的研究。本書為研究成果的總結，主要由以下五部分內容組成。一、游蕩型河流演變的基本規(guī)律（1）動床阻力的計算方法：①基于不同水流能態(tài)區(qū)域的動床阻力公式，可反映床面形態(tài)變化整個過程（靜平床一沙紋一沙壟一動平床一逆行沙波）中的阻力變化；②基于不同水流強度的動床阻力公式，既能反映水力泥沙因子變化的影響，又能考慮各種附加糙度的影響。（2）水流挾沙能力的計算公式：①通過考慮含沙量大小及顆粒非均勻性對泥沙沉速的影響，對張瑞瑾類型的懸移質挾沙力公式進行了修正；②建立了適用于不同含沙量的懸移質挾沙力公式，考慮了不同含沙濃度對渾水卡門常數(shù)和泥沙沉速等影響，可反映游蕩型河段“多來多排”及高含沙洪水“揭河底”等輸沙特性；③根據(jù)能量平衡的觀點，得出了適用于不同顆粒組成及輸沙強度的推移質輸沙率計算公式；④引入了粒徑級配修正因子，用來反映床沙粒徑的對數(shù)正態(tài)分布對床沙質挾沙力計算的影響。（3）多沙游蕩型河流橫斷面的調整規(guī)律。為適應來水來沙條件的變化，一般挾沙河流的水流挾沙力主要通過河床粗化或細化來調整。而多沙游蕩河流由于洪水挾帶大量的造床物質，水流挾沙能力的調整主要通過河槽橫斷面的變化來完成。同時水流含沙濃度及挾沙能力大小，又決定河槽橫斷面的形態(tài)。（4）床面混合活動層的動力學特性及河床沖刷粗化規(guī)律。在分析床沙摻混現(xiàn)象及摻混機理的基礎上，推導出混合活動層的動力學方程，以此為基礎建立了沖刷過程中床沙級配變化的計算方法。（5）河床綜合穩(wěn)定性指標。將描述泥沙起動特性、河床沖淤特性、河岸穩(wěn)定特性的三個參數(shù)結合，用于描述河床的綜合穩(wěn)定程度，同時用該參數(shù)還可區(qū)分不同河型。

內容概要

本書為作者多年實踐工作的總結。本書共分五篇，主要介紹了游蕩型河流演變的基本規(guī)律、水沙變化與河道整合治對典型游蕩型河段演變的影響、游蕩型河流演變的模擬技術、數(shù)值模擬技術和模型試驗技術在游蕩型河流演變中的工程應用。    本書可供水利水電工程、交通等專業(yè)科技人員及高等院校相關專業(yè)師生閱讀和參考。

作者簡介

王光謙，1962年4月生，1982年畢業(yè)于武漢水利電力學院，1989年在清華大學獲博士學位，現(xiàn)為清華大學水電工程系教授。他對固液兩相流尤其是泥沙運動和泥石流進行了較深入的研究，解決了泥沙運動中的一些重要問題。如懸移質濃度垂向分布的類型，并探討其成因，得到泥沙濃度的

書籍目錄

前言第一篇 游蕩型河流演變的基本規(guī)律    第1章	游蕩型河流概述  第2章	動床阻力的變化規(guī)律  第3章	輸沙規(guī)律  第4章	河槽橫斷面形態(tài)的調整規(guī)律  第5章	混合活動層動力學特性及河床沖刷粗化規(guī)律  第6章	河床穩(wěn)定性指標  參考文獻第二篇 水沙變化與河道整治對典型游蕩型河段演變的影響  第7章	黃河下游的灘岸侵蝕規(guī)律  第8章	黃河下游河相關系的變化規(guī)律  第9章	河道整合工程對黃河溫孟灘游蕩型河段演變的影響  第10章	丹江口水庫修建后漢江游蕩性分汊河段演變的影響  第11章	水沙條件變化對塔里木河干流游蕩段演變的影響  參考文獻第三篇 游蕩型河流演變的模擬技術  第12章	游蕩型河流演變模擬技術的研究現(xiàn)狀  第13章	游蕩型河流演變的數(shù)值模擬技術  第14章	河型變化河段動床模型的設計及驗證  參考文獻第四篇 數(shù)值模擬技術在游蕩型河流演變中的工程應用  第15章	黃河下游游蕩段非汛期演變過程的數(shù)值模擬  第16章	黃河下游游蕩段汛期演變過程的數(shù)值模擬  第17章	穿河工程對滹沱河下游游蕩河段演變影響的數(shù)值模擬  參考文獻第五篇 動床模型試驗技術在游蕩型河流演變中的工程應用  第18章	黃河溫孟灘河段河道整治工程的模型試驗  第19章	沙卵石游蕩型河道整治原則的模型試驗  第20章	中線南水北調穿河工程對滹沱河下游游蕩演變影響的模型試驗  第21章	中線南水北調穿黃渡槽對黃河下游游蕩段演變影響的模型試驗  第22章	中線南水北調穿黃隧洞對黃河下游游蕩段演變影響的模型試驗  第23章	開封黃河特大橋所在河段的模型試驗  參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：§8.5 結論河相關系是沖積河流形態(tài)的一個基本特性，河相關系的研究是河道整治工作的一個重要基礎，也是河床變形計算中不可缺少的組成部分。資料分析表明，由于目前黃河下游游蕩型河段尚未得到有效的控制，河相關系式的精度還不夠高，但已經(jīng)能夠較好地反映游蕩型河段的斷面形態(tài)特性，作為平均情況的預報是有實用意義地。因此建立和選用河相公式必須和治河工程的情況結合起來考慮，簡單地利用實測資料建立河相關系，可能會導致不正確的結果。對于已經(jīng)充分受到工程控制的河段，河相關系變化不大，采用固定的河相關系式不會引起較大的誤差。通過分析黃河下游實測資料，以及動床模型試驗資料，表明高含沙洪水時的河相關系一般隨著水流含沙量的大小而變化。在來流流量一定的前提下，過洪斷面面積則隨含沙量增加而增加；但含沙量大于某一臨界值后，洪水逐漸呈高含沙水流特性，河槽因大量泥沙淤積而使過洪面積大大減小。

編輯推薦

《游蕩型河流演變及模擬》為科學出版社出版發(fā)行。

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