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交错和矩形布置对树状植被地表剪应力和输沙率的影响

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中国沙漠 2024年第1期44卷 50-60页

作者：张萌亢力强王晓美北京师范大学、地理科学学部、地表过程与资源生态国家重点实验室/防沙治沙教育部工程研究中心北京100875

植被布置方式是影响风对地表剪切作用的重要因素,进而影响植被的防沙效应。在风洞内测量了刚性树状植株模型在交错布置和矩形布置条件下的地表剪应力分布、总剪应力和输沙率,并分析了它们在两种布置方式下的差异。结果表明,在3种植株密... 详细信息

植被布置方式是影响风对地表剪切作用的重要因素,进而影响植被的防沙效应。在风洞内测量了刚性树状植株模型在交错布置和矩形布置条件下的地表剪应力分布、总剪应力和输沙率,并分析了它们在两种布置方式下的差异。结果表明,在3种植株密度(18、32、50株·m^(-2))下,交错布置时植株周围平均地表剪应力比矩形布置时分别减小8.5%~11.9%、13.8%~16.5%、15.3%~17.2%。交错布置时剪应力分解模型参数β值(平均值220)大于矩形布置(平均值180),而两种布置的m值非常接近。在相同来流风速和植株密度下,交错布置时植被地表输沙率均小于矩形布置情况,平均减小值为24%,而输沙率随平均地表摩阻风速的变化规律不受植被排列方式的影响。本文结果有助于从地表剪应力角度理解布置方式在植被防风蚀研究中的作用。

关键词：地表剪应力输沙率布置方式树状植株模型风洞实验

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基于滞后响应模型的输沙率变化过程描述方法

应用基础与工程科学学报 2020年第6期28卷 1294-1303页

作者：申红彬吴华莉李灵军曹兵华北水利水电大学河南郑州450045 长江科学院河流研究所湖北武汉430019 水利部综合事业局北京100053 东营市水利局山东东营257091

河床冲淤与河道输沙紧密相联.基于河流自动调整原理,结合河床滞后响应理论,推导建立了河床冲淤过程中输沙率调整的滞后响应模型,适用于推移质或悬移质.分析以往用于反映河床冲淤过程中悬移质输沙率调整的方法,理论归类为阻滞增长模型,... 详细信息

河床冲淤与河道输沙紧密相联.基于河流自动调整原理,结合河床滞后响应理论,推导建立了河床冲淤过程中输沙率调整的滞后响应模型,适用于推移质或悬移质.分析以往用于反映河床冲淤过程中悬移质输沙率调整的方法,理论归类为阻滞增长模型,比较后认为滞后响应模型方程形式更为合理.基于输沙率调整的滞后响应模型,分别对水槽试验中恒定、阶梯状非恒定清水冲刷推移质输沙率变化过程进行了模拟,结果表明计算值与实测值变化趋势基本符合.基于输沙率调整的滞后响应模型,结合河流悬移质输沙幂律函数公式,分析指出公式中输沙系数是反映能坡影响的一个重要变量参数,建立了系数调整计算的方法,并在黄河下游河道输沙与冲淤计算中进行了应用.结果表明,河道输沙与冲淤量计算值与实测值变化趋势基本符合,2002年后调水调沙冲刷期间输沙系数不断减小,反映出河段输沙及冲刷效率逐渐减弱的趋势.

关键词：河床冲淤输沙率自动调整滞后响应推移质悬移质模型

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盐池地区不同下垫面输沙率特征

中国水土保持科学 2024年第2期22卷 99-106页

作者：张国军沈子雅魏小燕任正龑徐志友马文涛程金花王霄宁夏水土保持监测总站银川750021 北京林业大学水土保持学院北京100083

为探究宁夏盐池地区输沙率年内与年际变化特征以及风速与输沙率关系,测量刘窑头风蚀实验站2010—2019年5种下垫面风蚀样地(流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、灌木林地和荒草地)的输沙率(Q)及风速(V),计算集中度(R_(CD))和集中期(R_(CP)... 详细信息

为探究宁夏盐池地区输沙率年内与年际变化特征以及风速与输沙率关系,测量刘窑头风蚀实验站2010—2019年5种下垫面风蚀样地(流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、灌木林地和荒草地)的输沙率(Q)及风速(V),计算集中度(R_(CD))和集中期(R_(CP))、年际变差系数(S_(v))与年际极值比(S_(w)),并将输沙率与风速进行函数拟合。结果表明:1)下垫面影响Q的大小及均匀性,灌木林地平均输沙率最小,年内输沙率集中程度最高,R_(CP)集中在5、6月。10 a间固定沙丘年内最大输沙率出现的时间日期前移,荒草地年最大输沙率出现的日期逐渐后移。2)S_(v)和S_(w)均表明流动沙丘输沙率年际变异程度高于灌木林地。3)指数函数能更好地反映半固定沙丘(R^(2)=0.843)输沙率响应风速特征,其他下垫面为幂函数最佳。4)一元三次函数较好表达各年平均输沙率与风速关系,拟合公式为:Q=65.42-93.36V+42.55V^(2)-6.00V^(3)(R^(2)=0.800)。存在2个风速临界值(1.74和2.99 m/s),改变输沙率对风速的响应。结果可用于盐池地区风沙治理措施建设实践中,可为盐池地区的风蚀综合治理提供科学依据与技术支撑。

关键词：输沙率年内变化年际变化宁夏盐池地区

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平面射流冲刷初期的流场特性与输沙率研究

泥沙研究 2023年第4期48卷 17-23,31页

作者：罗爱泽程年生卢叶盛魏茂兴浙江大学海洋学院浙江舟山316021 海洋感知技术与装备教育部工程研究中心浙江舟山316021

平面射流冲刷是局部冲刷的典型案例,由于冲刷初期水沙相互作用剧烈、床面形态变化迅速等原因,相关研究在文献中鲜有报道。利用图像处理技术详细观测了平面射流冲刷坑的形态演变和流场变化特性。分析结果表明:冲刷坑的发展过程因输沙特... 详细信息

平面射流冲刷是局部冲刷的典型案例,由于冲刷初期水沙相互作用剧烈、床面形态变化迅速等原因,相关研究在文献中鲜有报道。利用图像处理技术详细观测了平面射流冲刷坑的形态演变和流场变化特性。分析结果表明:冲刷坑的发展过程因输沙特性的不同可划分为两个阶段,即初始阶段的“剪切冲刷”和充分发展阶段的“涡体冲刷”。针对剪切冲刷,应用推移质输沙模型,分析了其输沙规律。研究结果得到了试验数据的验证。

关键词：剪切冲刷涡体冲刷平面射流局部冲刷输沙率

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三峡建库前后长江中游河道输沙率变化分析

长江科学院院报 2022年第8期39卷 10-16页

作者：姚仕明邢国栋陈栋长江科学院水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室武汉430010

三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床... 详细信息

三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究长江中游河道复式断面输沙强度问题,得出以下结论:三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的泥沙大幅度较少,长江中游沿程水文站同流量级输沙率明显减少;床沙粒径沿程出现不同程度的粗化,其中荆江河段粗化最为明显,螺山至武汉河段略有粗化;螺山站和汉口站在自然条件下平滩流量附近输沙强度出现峰值,对应的水流挟沙能力为极大值。

关键词：水库下游复式河槽输沙率平滩流量输沙能力

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三峡建库前后长江中游输沙率变化分析

长江科学院院报 2022年

作者：姚仕明邢国栋陈栋长江科学院

三峡建库后，水库下游河道输沙由相对平衡到不平衡，下游河道含沙水流长期处于不饱和状态中，引起下游河道输沙强度发生改变。本文根据三峡水库蓄水前后（1992—2017年）枝城-武汉河段的水沙以及各主要水文站断面资料，从输沙率变化、... 详细信息

三峡建库后，水库下游河道输沙由相对平衡到不平衡，下游河道含沙水流长期处于不饱和状态中，引起下游河道输沙强度发生改变。本文根据三峡水库蓄水前后（1992—2017年）枝城-武汉河段的水沙以及各主要水文站断面资料，从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究坝下游河道复式断面输沙强度问题，得出以下结论：三峡水库蓄水后坝下游各水文站同流量级输沙率下降明显，坝下游各河段上游来沙量减小，各河段泥沙粒径均出现粗化现象，其中荆江河段粗化最为明显，螺山至武汉河段略有粗化；螺山站和汉口站在大水年份平滩流量附近输沙率出现较为剧烈变化，通过水流挟沙力进行分析，平滩流量附近水流挟沙力的增长速率最大。

关键词：复式河槽输沙率平滩流量输沙能力

后台阶下游紊流对推移质输沙率影响的实验研究

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泥沙研究 2022年第5期47卷 8-14,22页

作者：刘东阳程年生卢叶盛魏茂兴浙江大学海洋学院浙江舟山316021

有关紊流对推移质输沙率的影响近年来已开展了不少研究,但对其影响机理仍缺乏清楚的认识。通过水槽实验研究,系统测量了后台阶下游紊流特性和推移质输沙率的沿程变化规律,并详细分析了推移质输沙率与平均流速和近床紊动参数之间的相互... 详细信息

有关紊流对推移质输沙率的影响近年来已开展了不少研究,但对其影响机理仍缺乏清楚的认识。通过水槽实验研究,系统测量了后台阶下游紊流特性和推移质输沙率的沿程变化规律,并详细分析了推移质输沙率与平均流速和近床紊动参数之间的相互关系。结果表明:与其他水流参数相比,近床紊动强度可以更好地描述后台阶下游紊流对推移质输沙率的影响;所获得的经验关系与一般的平床输沙情况相一致,并得到相关文献资料的验证。

关键词：推移质输沙率后台阶紊流 PIV

冲泻区形态动力学耦合模型研究Ⅰ:分段输沙率公式建立

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水利学报 2018年第11期49卷 1409-1419页

作者：邓斌蒋昌波杨树清陈杰长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 School of Civil Mining and Environmental EngineeringUniversity of WollongongWollongongAustralia 2522 长沙理工大学水科学与环境工程国际研究中心湖南长沙410114

海岸泥沙运动的床面推移质输沙率公式多采用修正的单向流泥沙输运的计算公式,难以描述近岸带往复急变非恒定流作用下冲泻区床面泥沙运动规律及其力学机理。本文在总结分析3家冲泻区泥沙运动希尔兹参数修正公式的基础上,对比分析垂向流... 详细信息

海岸泥沙运动的床面推移质输沙率公式多采用修正的单向流泥沙输运的计算公式,难以描述近岸带往复急变非恒定流作用下冲泻区床面泥沙运动规律及其力学机理。本文在总结分析3家冲泻区泥沙运动希尔兹参数修正公式的基础上,对比分析垂向流速、岸坡、渗流等因素对岸滩形态改变的影响,提出符合冲泻区水沙动力特征的瞬时希尔兹参数修正公式,确定了公式所含参数的计算方法,建立了表征冲泻区泥沙运动的推移质分段输沙率公式,并基于理论分析设计水槽实验对公式参数进行计算,拟合得到的分段参数L表征量位于低冲泻区和中冲泻区的衔接处。结果显示,分段进行冲泻区推移质输沙率的计算是可行的,为后续岸滩形态动力学模型的建立奠定了基础。

关键词：冲泻区往复急变流输沙率希尔兹参数分段公式

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沙质河床推移质输沙率计算研究

水利学报 2017年第4期48卷 467-472页

作者：张罗号河海大学水利水电学院江苏南京210098

沙质河床推移质输沙计算无论在河流动力学的基本理论研究,还是在工程应用方面都有重要意义。本文回顾了前人主要研究成果,认为因推移质输沙率测验精度低而使现有公式多不适用于典型沙质河床,故在阐明推移质与悬移质泥沙交换运动机理基础... 详细信息

沙质河床推移质输沙计算无论在河流动力学的基本理论研究,还是在工程应用方面都有重要意义。本文回顾了前人主要研究成果,认为因推移质输沙率测验精度低而使现有公式多不适用于典型沙质河床,故在阐明推移质与悬移质泥沙交换运动机理基础上,借助因测验精度较高而在学科研究较成熟的悬移质含沙量垂线分布公式,通过向河底外延推求出推移质泥沙输沙率,并充分考虑泥沙粒径、水流强度及水力摩阻特性对沙质推移质输沙厚度的影响,得到了物理概念清晰、形式较为简明的沙质推移质输沙率公式。通过黄河细沙河床实测资料验证结果表明,本文建立的公式比前人推移质输沙率公式具有较高计算精度,可以应用到推移质输沙率测验精度不能保证的沙质河段的河床变形计算。

关键词：沙质推移质悬移质床面输沙层输沙率