山区河流卵石推移质强冲刷输移特性试验研究
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摘要
本文首先论述了山区河流卵石推移质的国内外研究现状,并选取了屏山至重庆河段为典型的山区河段,分析了山区河流的地质构造、河床特征、河床边界条件、床沙组成及其形成原因。
其次,在对卵石床沙推移质输沙率研究现状分析的基础上,选用基本上能符合山区河流卵石河床的天然试验沙,通过清水强冲刷实验,对卵石河床在清水强冲刷条件下输移的规律及形成机理进行了分析。在已有的研究成果的基础上,探索了考虑卵石形状和隐暴作用的输沙率公式,利用试验实测资料,对所推求的输沙率公式进行了回归分析,确定了有关参数。该公式能充分反映山区河流卵石床沙的形状及级配对输沙率的影响。并探讨了山区河流卵石推移质强冲刷的粗化问题,初步分析了粗化过程的规律及粗化后床沙级配的变化规律。
最后,研究了山区河流卵石推移质强冲刷时,水流结构的分布特性,并探讨了水流横对面流速分布及水流相对脉动强度变化的规律。
In this paper the status quo at home or abroad of gravel bedload on mountain river had been discussed first. Take the reach from Pingshan to Chongqing as an example, the geological structure、characteristic of riverbed、boundary condition of riverbed、the composition of sediment and the corresponding form reason had been discussed.
Then, the bedload transport rate of gravel bed had been learned. Choose the reasonable nature experimental sediment of gravel bed on mountain river, and take the strong scour experiment. Based upon this experiment, the mechanics of sediment transport had been analysis. Considering the shape of gravel bed and hiding and exposing action, moreover, the sediment transport rate equation had been set. At last, the equation had been systematical analysis and defined the parameters with the method of regression analysis. The equation can reflect the effect of gravel profile and gradient on sediment transport rate. And the strong scour had been discussed. The law of coarsening process and gradient had been analysis preliminary.
At last, under the condition of strong scour of gravel bed of mountain river, the distribution characteristics of flow structure and the velocity distribution of cross section and the law of turbulence intensity of flow had been studied.
其次,在对卵石床沙推移质输沙率研究现状分析的基础上,选用基本上能符合山区河流卵石河床的天然试验沙,通过清水强冲刷实验,对卵石河床在清水强冲刷条件下输移的规律及形成机理进行了分析。在已有的研究成果的基础上,探索了考虑卵石形状和隐暴作用的输沙率公式,利用试验实测资料,对所推求的输沙率公式进行了回归分析,确定了有关参数。该公式能充分反映山区河流卵石床沙的形状及级配对输沙率的影响。并探讨了山区河流卵石推移质强冲刷的粗化问题,初步分析了粗化过程的规律及粗化后床沙级配的变化规律。
最后,研究了山区河流卵石推移质强冲刷时,水流结构的分布特性,并探讨了水流横对面流速分布及水流相对脉动强度变化的规律。
In this paper the status quo at home or abroad of gravel bedload on mountain river had been discussed first. Take the reach from Pingshan to Chongqing as an example, the geological structure、characteristic of riverbed、boundary condition of riverbed、the composition of sediment and the corresponding form reason had been discussed.
Then, the bedload transport rate of gravel bed had been learned. Choose the reasonable nature experimental sediment of gravel bed on mountain river, and take the strong scour experiment. Based upon this experiment, the mechanics of sediment transport had been analysis. Considering the shape of gravel bed and hiding and exposing action, moreover, the sediment transport rate equation had been set. At last, the equation had been systematical analysis and defined the parameters with the method of regression analysis. The equation can reflect the effect of gravel profile and gradient on sediment transport rate. And the strong scour had been discussed. The law of coarsening process and gradient had been analysis preliminary.
At last, under the condition of strong scour of gravel bed of mountain river, the distribution characteristics of flow structure and the velocity distribution of cross section and the law of turbulence intensity of flow had been studied.
引文
[1]长科院,长江重庆河段主要洲滩河床质初步调查报告[R],1959年12月.
[2]长科院,长江三映水利枢纽水库淤积野外察勘报告[R],1960年1月.
[3]水科院,长科院,三峡水库卵石推移质年淤积量及其淤积分布,1960年6月.
[4]长江科学院,长委水文处,川江卵石调查[R],1961年.
[5]长江科学院,四川五通桥,茫溪河野外水槽试验报告[R],1965年。
[6]冷魁,王明甫,非均匀卵石野外实测资料的整理与分析,武汉水利电力大学学报[J],1995年4月.
[7]张植堂,姚于丽,长江上游河床卵石起动流速表达式的讨论,长江科学院院报[J],1989年第2期.,
[8]水利部长江委员会唐日长,泥沙研究,水利水电出版社[M],1990年8月.
[9]朱南华,袁美琦,长江上游卵石推移质运动规律的研究,泥沙研究[J],1990年12月.
[10]长江水利委员会水文局.对黄万里估算长江三峡卵石输移量一文的讨论,水力发电学[J]报,1994年2月
[11]张仁.关于长江卵石输移量的讨论.人民长江[J],1994年3月.
[12]黄万里.关于长江三峡砾卵石输移量的讨论(续).水力发电学报[J],1995年1月.
[13]高焕锦.长江上游干流卵石推移质输沙特性分析.三峡工程泥沙问题研究成果汇编[R],1988年.
[14]向治安,高焕锦,张美德.长江三峡库区推移质输移特性及人类活动影响.长江职工大学学报[J],1994年11月.
[15]韩其为,何明民,王崇浩,卵石起动流速研究,长江科学院报[J],1996年6月.
[16]曹叔尤,刘兴年,方铎,长江三峡卵石推移质粒径沿程分布,水力发电学报[J],1998年2月.
[17]林承坤,岷江卵石推移质泥沙与数量特性,地理学报[J],1995年5月.
[18]王兴奎等,长江寸滩站卵石推移质运动规律,水利学报[J],1991(2).
[19]杨美卿,王桂仙,镇芙蓉,卵砾石河流推移质输沙率的模拟计算方法,应用基础与工程学报[J],1998年12月.
[20]王协康,方铎,曹叔尤,宽级配卵石泥沙颗粒特性的分维值及其应用,长江科学院院报[J],1999年10月
[21]张之湘,惠仕兵,沈焕荣,刘兴年,李昌志,宽级配卵石推移质随机过程的分维研究,泥沙研究[J],2000年8月.
[22]张之湘,卵石推移质输移随机特性研究,博士学位论文[D],2005年5月.
[23]曹叔尤,方铎,刘兴年,李昌志,山区河流卵石推移质的输移特性,泥沙研究[J],200年8月.
[24]何文社,杨具端,方铎,曹叔尤,泥沙颗粒暴露度与等效粒径研究,水利学报[J],2002年11月.
[25]聂锐华,刘兴年,刘正平,李莉,曹叔尤,宽级配卵石起动规律研究,水力发电学报[J],2004年6月.
[26]李文萍,曹叔尤,刘兴年,泥沙颗粒形状对非均匀沙起动条件的影响,水科学进展[J],2007年5月.
[27]曹叔尤,刘兴年,方铎,李昌志,岷江都江堰河段卵石推移质的横向分布特性,泥沙研究[J],2000年8月.
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[29]张之湘,何文社,聂锐华,杨克君,川江卵石推移质输移的随机性,四川大学学报(工程科学版)[J],2005年3月.
[30]聂锐华,刘兴年,黄尔,张之湘,卵石推移质输移脉动特性研究,四川大学学报(工程科学版)[J],2006年11月.
[31]何文社,方铎,刘兴年,李昌志,砾卵石起动临界条件,四川水力发电[J],2003年3月.
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[51]曲兆松,李丹勋,彭述明等,都江堰河床质级配和推移质输沙率研究,水力发电学报[J],1999.·
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