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冲积河流糙率由来与计算方法研究

水利学报 2020年第7期51卷 774-787页

作者：张红武张罗号彭昊蔡蓉蓉清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 河海大学水利水电学院江苏南京210098 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

为在水力学及河流学科教学与研究中减少误解,本文在系统回顾了前人明渠流速计算公式研究成就的艰辛过程中,指出教科书与文献存在的误解;并在述评糙率公式优缺点后,指出了现有方法存在的问题。认为在曼宁水流阻力公式是纯经验公式和糙率... 详细信息

为在水力学及河流学科教学与研究中减少误解,本文在系统回顾了前人明渠流速计算公式研究成就的艰辛过程中,指出教科书与文献存在的误解;并在述评糙率公式优缺点后,指出了现有方法存在的问题。认为在曼宁水流阻力公式是纯经验公式和糙率测验精度实难保证的状况下,且今后相当长时期内人们尚难科学描述沙波兴衰机理及沙粒沙波阻力转换关系,给出糙率理论公式很不现实;建立实用性公式需抓住Fr这个同其他判别沙波运动状态的参数有关联性与可替代性的首要参数;构建出可适应模型试验反映的“n随Fr增大而减小,Fr很小时n会较大”变化趋势的公式形式后,根据冲积河流“糙率最大值一般为糙率较小值的10倍”的实际情况与“Fr=0.5时糙率接近动平床糙率”的动床模型试验结果,确定待定系数与参考糙率,建立了糙率简便公式(21)。为提高公式精度和适用范围,以沙粒阻力因子反映沙粒肤面阻力作用,遂给出体现沙粒肤面摩擦影响的动床糙率公式(22),并通过引入浑水卡门常数适当考虑含沙量对水流能耗的影响,进一步给出了考虑床面沙粒与含沙量共同影响的糙率计算公式(23)。大量冲积河流实测资料系统验证表明,本文建立的糙率公式明显比现有公式更符合实际。

关键词：糙率冲积河流水流阻力计算方法黄河弗劳德数

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冲积河流滩槽定量划分方法及应用

水利学报 2012年第1期43卷 10-14页

作者：哈岸英吴腾陈刚西安理工大学陕西西安710048 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098

通过理论分析与数值计算,研究了冲积河流漫滩水流水力因子的变化特性。结果表明,断面平均流速在漫滩瞬间迅速减小,然后逐渐增大;断面综合动能修正系数、动量修正系数均随水深而缓慢增加,在漫滩瞬间迅速增大,随即快速减小。根据漫滩水流... 详细信息

通过理论分析与数值计算,研究了冲积河流漫滩水流水力因子的变化特性。结果表明,断面平均流速在漫滩瞬间迅速减小,然后逐渐增大;断面综合动能修正系数、动量修正系数均随水深而缓慢增加,在漫滩瞬间迅速增大,随即快速减小。根据漫滩水流水力因子沿水深的变化特性,提出采用断面横向平均流速为判别因子以定量划分复式断面的滩与槽。此外,文中将其应用于黄河下游漫滩水流的水沙数值模拟,其结果与实际情况符合较好。

关键词：流速水力要素漫滩数学模型冲积河流

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冲积河流一维全沙数学模型的特征值

清华大学学报（自然科学版） 2009年第12期49卷 1967-1970页

作者：丁赟钟德钰张红武清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

研究了冲积河流中显著河床变形对水流运动特性所产生的影响。根据双曲系统特征理论及奇异摄动理论,采用了渐进匹配展开方法,推导得到了一维全沙数学模型所构成的4阶拟线性双曲系统的4簇特征值。这4簇特征值表征了双曲波的传播速度。结... 详细信息

研究了冲积河流中显著河床变形对水流运动特性所产生的影响。根据双曲系统特征理论及奇异摄动理论,采用了渐进匹配展开方法,推导得到了一维全沙数学模型所构成的4阶拟线性双曲系统的4簇特征值。这4簇特征值表征了双曲波的传播速度。结果表明:这4簇特征值耦合了水流运动、泥沙输运及河床变形之间的相互作用。水流中扰动的传播特性随着不同程度河床变形的影响而发生变化,且扰动程度越大,这种影响也越显著。因此,当河床冲淤较为显著时,考虑河床冲淤对水流运动产生的影响是必要的。

关键词：冲积河流双曲系统特征值奇异摄动

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冲积河流的沙洲发育模式与机理

应用基础与工程科学学报 2013年第3期21卷 489-500页

作者：李志威王兆印余国安清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

沙洲是分汊型河道和河口区域重要的地貌特征和组成单元.沙洲的发育对分汊河型的形成和河口演变有重要影响,沙洲的稳定决定了分汊河道和河口航道的稳定.根据遥感影像和野外调查发现,冲积型河流的沙洲存在两种发育模式:冲积河道的沙洲是... 详细信息

沙洲是分汊型河道和河口区域重要的地貌特征和组成单元.沙洲的发育对分汊河型的形成和河口演变有重要影响,沙洲的稳定决定了分汊河道和河口航道的稳定.根据遥感影像和野外调查发现,冲积型河流的沙洲存在两种发育模式:冲积河道的沙洲是洲头淤积逆水流向上游的发育模式,河口区域的沙洲是洲尾淤积顺水流向下游的发育模式,两者的发育机理不尽相同.通过分析冲积河道沙洲的沿程水头损失,沙洲向上游发育才能实现其沿程阻力达到最小.冲积河道的沙洲洲头浅滩滞流区和阻挡效应,共同作用促使悬移质在洲头浅滩淤积.洲尾汇流区,左汊和右汊水流汇合,水流挟水沙能力变大,泥沙难以在洲尾淤积,洲尾冲刷削尖成锐三角形.河口区域的沙洲洲头经受径流和潮流的双重作用,冲刷蚀退,而洲尾水面展宽使得流速降低,悬移质落淤促使洲尾不断淤长.沙洲表面的不同植被覆盖情况可验证沙洲必定向上游发育,已为天兴洲和玉带洲的遥感图像证实.

关键词：冲积河流沙洲发育模式悬移质淤积

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冲积河流的极限流速

清华大学学报（自然科学版） 2009年第3期49卷 355-358页

作者：贾艳红王兆印清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为了说明天然冲积河流存在极限流速,整理了长江、松花江等20条冲积河流上25个水文站的日均流量、日均水位、实测大断面、日均含沙量等水文资料,利用水流连续性方程,由日均流量和过水断面面积求出断面平均流速。结果表明,天然冲积河流断... 详细信息

为了说明天然冲积河流存在极限流速,整理了长江、松花江等20条冲积河流上25个水文站的日均流量、日均水位、实测大断面、日均含沙量等水文资料,利用水流连续性方程,由日均流量和过水断面面积求出断面平均流速。结果表明,天然冲积河流断面平均流速随着流量的增加而增大,达到一定流量后,断面平均流速趋近于一个极限流速。天然冲积河流流量较大时通过增加过流断面面积使得流速始终低于极限流速。人类活动会影响冲积河流的极限流速。

关键词：冲积河流极限流速人类活动

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冲积河流的汇合与分流

地理学报 1994年第5期49卷 429-439页

作者：高进湘潭矿业学院资源勘察与市政工程系

冲积河流具有一定的自动调整作用。遵循最小阻力原理，河道的汇合分流也应属于冲积河流的自动调整作用之列，事实上，在河道的汇合与分流处，支流与主流夹角的形成及其宽度比（或断面积比）的建立都不是随机的，它必须保证来自支流与主... 详细信息

冲积河流具有一定的自动调整作用。遵循最小阻力原理，河道的汇合分流也应属于冲积河流的自动调整作用之列，事实上，在河道的汇合与分流处，支流与主流夹角的形成及其宽度比（或断面积比）的建立都不是随机的，它必须保证来自支流与主流的水和泥沙能在此通畅排泄。本文证明了水流在通过河道的汇合与分流处时所形成的夹角及其宽度比，对应于水头损失的最小值。河口段垂直于或趋向垂直于海岸线的特性，也是水流不断调整到最小阻力状态的结果。

关键词：冲积河流汇合分流河口最小阻力原理

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冲积河流自动调整的比例协调原理

四川大学学报（工程科学版） 2000年第1期32卷 4-6页

作者：黄尔刘兴年曹叔尤方铎四川大学高速水力学国家重点实验室成都610065

在对最小方差理论进行验证和分析的基础上,提出了冲积河流自动调整的比例协调原理:各水力因子有着不同的权重或敏感性,当河流系统物理量发生改变时,各因子将按一定的比例去分担这种变化。运用比例协调原理,Leopold公式可以从水流连续性... 详细信息

在对最小方差理论进行验证和分析的基础上,提出了冲积河流自动调整的比例协调原理:各水力因子有着不同的权重或敏感性,当河流系统物理量发生改变时,各因子将按一定的比例去分担这种变化。运用比例协调原理,Leopold公式可以从水流连续性方程直接导出。还导出新的河相关系式,与国内和欧美野外实测资料符合良好。

关键词：比例协调原理冲积河流自动调整挟沙水流

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冲积河流长距离冲刷不平衡输沙过程初步研究

水利学报 2002年第2期33卷 47-53页

作者：刘金梅王士强王光谦清华大学水利水电工程系北京100084

本文从悬移质扩散方程出发 ,研究冲积河流长距离冲刷不平衡输沙过程 .对于天然沙质河流 ,床沙均为非均匀沙 ,由于较细泥沙的冲刷率总大于较粗泥沙 ,因此在床面薄层内泥沙随冲刷迅速粗化 ,致使挟沙力降低 ,不平衡输沙距离比均匀沙情况大... 详细信息

本文从悬移质扩散方程出发 ,研究冲积河流长距离冲刷不平衡输沙过程 .对于天然沙质河流 ,床沙均为非均匀沙 ,由于较细泥沙的冲刷率总大于较粗泥沙 ,因此在床面薄层内泥沙随冲刷迅速粗化 ,致使挟沙力降低 ,不平衡输沙距离比均匀沙情况大大延长 .文中同时提出了表层床沙粗化的概化计算模式及床沙交换速率计算公式 .床沙交换速率的大小是决定含沙量恢复饱和距离的重要因素 .本文对不同类型底部边界条件进行了计算比较 ,并与黄河下游的实际冲刷资料进行了对比 ,结果表明 ,应用梯度型底部边界条件 ,且在考虑表层床沙粗化中以作者提出的公式计算床沙交换速率。

关键词：表层床沙粗化不平衡输沙床沙交换速率冲积河流

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冲积河流河床横向变形的初步数学模拟

泥沙研究 1991年第4期17卷 76-81页

作者：梁志勇尹学良水利水电科学研究院

本文从宏观角度对主槽摆动与坍岸等河床横向变形进行了数学模拟,用黄河、长江一些资料验算表明,本模型可估算主槽摆动与坍岸的相对数量及河床演变过程中断面形态的演变趋势. 冲积河流河床横向变形是研究冲积河流河床演变的一个重要问题... 详细信息

本文从宏观角度对主槽摆动与坍岸等河床横向变形进行了数学模拟,用黄河、长江一些资料验算表明,本模型可估算主槽摆动与坍岸的相对数量及河床演变过程中断面形态的演变趋势. 冲积河流河床横向变形是研究冲积河流河床演变的一个重要问题,对两岸国民经济建设有着重要的意义.不少学者都对此作过一些考虑.本文试图从宏观角度对主流摆动与坍岸进行数学模拟,并通过断面形态的变化影响水沙演算.

关键词：河床冲积河流变形数学模拟