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水库泄流变化下河床粗化破坏特征试验研究 认领
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作者 王奇 单钰淇 +1 位作者 刘超 刘兴 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期111-119,共9页
通过水槽试验研究了水库泄流变化对山区河流河床粗化过程的影响。研究开展了流量交替变化和流量逐级增大两种条件下的清水冲刷河床粗化试验。在不同来流条件下,测量了试验过程中的推移质输沙率和水槽断面水深,以及每阶段试验结束后的河... 通过水槽试验研究了水库泄流变化对山区河流河床粗化过程的影响。研究开展了流量交替变化和流量逐级增大两种条件下的清水冲刷河床粗化试验。在不同来流条件下,测量了试验过程中的推移质输沙率和水槽断面水深,以及每阶段试验结束后的河床地形。基于衰减函数,模拟清水冲刷河床初始粗化过程的推移质输沙率。分析粗化层形成后的推移质输沙率随流量和冲刷时间的变化趋势,结合各水流条件下的床面切应力,探讨河床的冲刷粗化特点和粗化层破坏临界条件。试验结果发现:河床首次粗化对应的推移质输沙率变化过程可采用衰减函数模拟,模型可较准确地模拟推移质输沙率随时间的变化过程。对于流量交替变化阶段,每阶段出现的第1次极值流量是河床表层粗化和失稳破坏的主要驱动因子,极值流量产生的推移质输沙率总是大于小流量或第2次极值流量产生的推移质输沙率。河床表层粗化或冲刷由各阶段极值流量与河床初始粗化流量共同决定,极值流量相对河床初始粗化流量越大,河床表层冲刷粗化程度越大。对于流量逐级增大过程,当前流量下床面切应力τ与河床粗化层形成时的床面切应力τ0决定河床粗化表层变化规律;当τ<τ0,河床表层无明显变化;当τ≥1.1τ0,河床粗化层开始变得不稳定,推移质输沙率陡增。 展开更多
关键词 粗化层 推移质输沙率 床面切应力 清水冲刷
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山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究构想与成果展望 认领
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作者 刘超 聂锐华 +1 位作者 刘兴 许唯临 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-8,共8页
山洪灾害为全球重大自然灾害之一,21世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。中国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,中国全面开展山洪灾害防治项目建设... 山洪灾害为全球重大自然灾害之一,21世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。中国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,中国全面开展山洪灾害防治项目建设,目前已基本建成了专群结合的山洪灾害防治体系,山洪灾害监测预警技术水平明显提升。山区暴雨山洪灾害实例表明,重大人员伤亡与重大财产损失的山洪灾害事件往往源于洪水和泥沙的共同作用,然而,以往在进行山洪灾害防治时,大多仅关注洪水的作用,忽视了洪水和泥沙共同作用将显著增大山洪灾害的致灾风险,甚至出现“小洪水大灾害”。为了进一步提高山洪灾害防控能力,完善山洪灾害防御体系,亟需深入研究暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术。“山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究与示范”项目,以洪水和泥沙共同作用为切入点,凝练了4个需攻克的关键科学技术问题:1)山区暴雨作用下流域产流产沙异变机制、水沙过程与沟床剧变耦合致灾机制;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与致灾要素一体化智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)基于山洪水沙灾害动力过程的灾害风险动态评估与预警防控技术。围绕关键科学技术问题的内涵,提出5个需开展的重点研究内容:1)山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制研究;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)山区暴雨山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术;5)山区暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台构建与示范。研究成果将揭示山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制,提出山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法、山区暴雨山洪水沙灾害智能监测技术体系、山� 展开更多
关键词 山洪灾害 山洪水沙灾害 暴雨洪水 监测预警 泥沙补给 风险评估
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两万年来岷江汶川古堰塞湖事件研究 认领
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作者 程雪峰 范念念 +2 位作者 刘维明 杨兴国 刘兴 《山地学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期561-570,共10页
位于构造活动频繁的高山峡谷地区,常发生滑坡堵江,进而形成堰塞湖。堰塞湖对河流自然演化及人类文明发展均有着重要影响,非稳态堰塞湖形成蓄水后往往进一步溃决引发特大洪水,致使下游河道严重冲刷并导致大规模基础设施破坏,而稳态堰塞... 位于构造活动频繁的高山峡谷地区,常发生滑坡堵江,进而形成堰塞湖。堰塞湖对河流自然演化及人类文明发展均有着重要影响,非稳态堰塞湖形成蓄水后往往进一步溃决引发特大洪水,致使下游河道严重冲刷并导致大规模基础设施破坏,而稳态堰塞湖会抬高上游侵蚀基准面,抑制上游河床下切,改变河流纵剖面形态。对于古堰塞湖事件的研究不仅可以更好地理解现代堰塞湖灾害,也可指示地质历史上的极端气候事件与构造运动事件。经野外考察,在青藏高原东缘,岷江上游汶川芤山发现古堰塞坝残留体,以及对应的上游湖相沉积物和下游溃坝特大洪水沉积物,标志着堰塞湖形成—稳定—溃决过程。研究表明,该堰塞湖形成于1.4万年前,初期发生小部分漫顶溃决,后稳定存在近万年,由于地震作用,距今3.8~6.9 ka间溃决消失。深入研究这类地区古堰塞湖形成与溃决,对该地区河流地貌演化研究、现代堰塞湖风险、特大滑坡灾害链防治和理解古人类文明的发展与消亡,均有着重要的指导意义。 展开更多
关键词 岷江上游 滑坡堵江 芤山古湖 堰塞湖沉积 堰塞湖效应
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基于阻力原理的稳定河流几何形态判定方法研究 认领
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作者 张焕 杨奉广 +2 位作者 王协康 黄尔 刘兴 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期139-145,共7页
受上游来水来沙条件影响,自然河道通过自我冲淤调整,常形成稳定的几何形态。稳定河流几何形态设计在工程应用中十分重要,稳定断面有利于水沙输移,且避免河道冲淤平衡破坏发生。本文系统分析了达西水流阻力梯度沿程变化,表明阻力梯度主... 受上游来水来沙条件影响,自然河道通过自我冲淤调整,常形成稳定的几何形态。稳定河流几何形态设计在工程应用中十分重要,稳定断面有利于水沙输移,且避免河道冲淤平衡破坏发生。本文系统分析了达西水流阻力梯度沿程变化,表明阻力梯度主要作用于三方面:河道深度调整,河道宽度调整,河道坡降调整。若调整宽度与深度的概率为线性关系,可推导出稳定河流几何形态关系式。在泥沙输移作用下,总能坡可分解为两部分,清水对应能坡和泥沙运动产生的附加能坡,其中,清水对应能坡可采用清水河道达西阻力表达式计算,泥沙输移附加能坡,可利用实测资料推求。通过分析含有总坡降的河道几何形态表达式,指出未知函数与坡降的0.3次方呈线性关系,而指数则与参数关系明显,随着参数的增大而呈现减小的趋势。利用收集的野外实测数据确定了这些未知变量,并给出了相应的求解表达式,该表达式不仅适用于沙质河道,还适用于砾卵石河道。以大量野外实测数据与室内试验数据对比分析,本文提出的稳定河道几何关系计算方法具有很高的精度。 展开更多
关键词 稳定河道 达西阻力系数 阻力梯度 水沙输移 附加能坡
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泥沙补给突变下的山洪灾害研究构想和成果展望 认领 被引量:1
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作者 王协康 刘兴 周家文 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1-10,共10页
全球山地面积占陆地面积的30%,每年有超过5 000人死于山洪灾害。中国山洪灾害防治区面积占陆地面积的48%,居住人口占全国人口的44.2%。2000年以来,中国每年约1 000人因山洪灾害死亡,山洪灾害死亡人数占洪涝灾害死亡人数的70%左右。山地... 全球山地面积占陆地面积的30%,每年有超过5 000人死于山洪灾害。中国山洪灾害防治区面积占陆地面积的48%,居住人口占全国人口的44.2%。2000年以来,中国每年约1 000人因山洪灾害死亡,山洪灾害死亡人数占洪涝灾害死亡人数的70%左右。山地区域地形险峻,地表破碎,表层风化层厚,局地暴雨频发,洪水陡涨猛落,沟床冲淤调整剧烈,山洪水沙运动耦合致灾突出。山洪灾害防治已成为中国工农业、能源、交通、国防安全等国家重大工程基础建设、区域社会经济发展和人民生命财产安全面临的突出难题,暴雨山洪灾害研究仍是中国当前防洪减灾工作的重点和难点。面对严峻的山洪水沙灾害风险形势,传统忽略泥沙运动影响的防灾理论与技术难以解决山洪水沙耦合致灾问题,无法满足目前重大山洪水沙灾害防治的实际需求,突出表现为泥沙补给突变对重大山洪灾害的成灾效应认识不够、山洪水沙运动耦合成灾区识别不清、山洪水沙灾害防治技术针对性不强、山洪水沙运动防灾减灾的区域联动性考虑不全等。因此,急需通过系统梳理暴雨山洪水沙运动规律,实现山洪水沙耦合成灾理论创新,提出重大山洪水沙灾害的源头治理和区域全面防范的有效措施,显著提高中国山洪水沙灾害防治技术水平,为保障国家重大工程安全和人民生命财产安全提供理论基础和技术支撑。长期以来的暴雨山洪灾害预报预警理论及防治技术研究多以降雨径流水位分析为主,以临界降雨/水位阈值条件为判据,较少涉及泥沙补给突变引发的沟床剧烈调整致灾机制,而大量的暴雨山洪灾害现场表明泥沙补给与洪水的耦合作用是重大山洪灾害的关键源动力。“泥沙补给突变下的山洪灾害研究”项目以山区暴雨山洪灾害现场调查与灾害试验反演模拟为基础,采用水文学、土力学、水力学及河流动力学� 展开更多
关键词 山区流域 暴雨洪水 泥沙补给 山洪灾害 成灾机理
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山区河道粗颗粒床面垂线流速分布规律试验研究 认领
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作者 张绍培 杨阳 +2 位作者 杨奉广 王协康 刘兴 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期152-157,共6页
粗颗粒床面普遍存在于山区河道中,在浅水条件下,水深与床面颗粒粒径的比值h/d较小,此时河道中水流垂线流速分布难以用传统的对数公式或对数补偿公式进行准确描述。在室内概化水槽中,利用玻璃珠及乒乓球模拟粗颗粒床沙,对不同h/d下的垂... 粗颗粒床面普遍存在于山区河道中,在浅水条件下,水深与床面颗粒粒径的比值h/d较小,此时河道中水流垂线流速分布难以用传统的对数公式或对数补偿公式进行准确描述。在室内概化水槽中,利用玻璃珠及乒乓球模拟粗颗粒床沙,对不同h/d下的垂线流速分布规律进行了系统的试验研究。前人研究发现,不同淹没度(h/d)下的理论床面取值并不统一。考虑到工程应用方便,作者采用普通粗糙床面河道下的理论床面值,即y0为0.2d。将试验测得数据进行无量纲化处理后与对数补偿公式计算得到的理论值对比,并率定公式中的系数B与尾流系数Ⅱ到最佳。结果表明:当h/d较小时,系数B随着h/d的增大减小,尾流系数Ⅱ随着h/d的增大而增大;而当h/d较大时,B与Ⅱ都趋于一个常数。最后,建立了适用于山区粗颗粒卵砾石泥沙河道的垂线流速分布公式,并将其与众多前人试验数据进行拟合检验。检验结果表明,作者提出的垂线流速分布公式具有较高的计算精度,同时对于普通粗糙床面河道,该公式也具有很好的适应性。 展开更多
关键词 卵石颗粒床面 低淹没度 流速分布 对数补偿公式
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滩地植被对弯曲漫滩河道主槽二次流发展的影响研究 认领 被引量:1
7
作者 黄胜 刘超 刘兴 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期158-164,共7页
滩地植被对河道水沙运动及河床演变具有重要的影响,尤其当洪水期水流漫滩时。为了弄清高密度植被对弯曲主河道水流特性的影响,作者采用模型试验,在弯曲复式河道滩地铺设模型草,模拟天然植被,通过改变上游来流量,研究了高密度植被对主槽... 滩地植被对河道水沙运动及河床演变具有重要的影响,尤其当洪水期水流漫滩时。为了弄清高密度植被对弯曲主河道水流特性的影响,作者采用模型试验,在弯曲复式河道滩地铺设模型草,模拟天然植被,通过改变上游来流量,研究了高密度植被对主槽二次流涡团高度及涡团中心位置的影响。结果表明,滩地植被对弯中断面附近的二次流涡团高度影响最大,二次流涡团高度在滩地无植被时等于主槽高度,而在滩地有植被后等于主槽高度加上滩地植被冠层高度,此时,滩地植被等效增大了主槽高度。进入弯段后,滩地植被对二次流涡团高度的影响逐渐减小,在弯顶断面可以忽略滩地植被的影响。根据试验结果,提出了不同断面二次流涡团中心位置的预测方法并用不同来源的数据进行检验,发现该方法可以准确预测弯曲主槽中不同断面的二次流涡团中心位置。最后,讨论了二次流相对强度与主槽过流率之间的关系,发现无论滩地是否有植被,最大主槽过流率总是出现在二次流相对强度较小的弯顶断面。在相同水深条件下,主槽过流率在有植被漫滩河道中比无植被河道大。随着主槽水深(相对水深)增大,有植被和无植被工况各断面的过流率差值减小。当主槽水深接近或小于滩地植被冠层高度和主槽高度之和时,弯曲主槽中的二次流涡团沿程变化特性将与非漫滩弯曲河道的二次流涡团沿程变化特性十分相似。 展开更多
关键词 弯曲漫滩河道 植被 二次流 预测方法 主槽过流能力
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推理公式法在无资料地区小流域河流划界中的应用--以敖家河小流域为例 认领 被引量:1
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作者 朱猛 王强 刘兴 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第10期54-57,65共5页
无资料地区小流域河道管理范围划界工作是河湖划界的重要组成部分,但由于缺乏实测的水文资料,河道控制断面的设计洪水位无法由水位流量关系推求。探讨了推理公式法在无资料地区小流域河道管理范围划界中的应用,认为该方法可准确计算出... 无资料地区小流域河道管理范围划界工作是河湖划界的重要组成部分,但由于缺乏实测的水文资料,河道控制断面的设计洪水位无法由水位流量关系推求。探讨了推理公式法在无资料地区小流域河道管理范围划界中的应用,认为该方法可准确计算出各个断面设计洪峰流量,并结合实测断面资料,由洪峰流量计算设计洪水位。最后将此方法应用到敖家河小流域河道管理范围划界,计算所得的设计洪峰流量与洪水位成果合理,成功划定其河道管理范围。 展开更多
关键词 推理公式法 无资料地区 小流域河流划界 河长制
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山区流域强降雨情况产流模式研究--以涪江平通河流域为例 认领
9
作者 彭清娥 刘兴 +1 位作者 黄尔 杨克君 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期123-129,共7页
山区流域极端强降雨导致的山洪灾害频发,造成生命损失和经济活动的巨大破坏。科学的认识这类极端天气下灾害的发生、发展过程,对实现灾害监测和风险管理十分重要。山洪过程的模拟是认识这一灾害的重要科学手段,而模型计算精度是山洪模... 山区流域极端强降雨导致的山洪灾害频发,造成生命损失和经济活动的巨大破坏。科学的认识这类极端天气下灾害的发生、发展过程,对实现灾害监测和风险管理十分重要。山洪过程的模拟是认识这一灾害的重要科学手段,而模型计算精度是山洪模拟的关键。将超渗、蓄满产流模型与运动波地貌瞬时单位线水文模型(简称KW–GIUH模型)进行融合,优选出适合山区流域强降雨情况下的产流模式,从而提高山洪过程的模拟精度。以典型山区流域涪江一级支流平通河为研究对象,选取了两场次历史强降雨过程进行模拟。研究结果表明:无论超渗或蓄满产流模型与KW–GIUH模型进行融合后,其模拟精度比KW–GIUH模型所模拟的径流过程更接近实际情况;而先超渗后蓄满的混合产流模式较单一的超渗或蓄满产流模式模拟效果更优。适合山区流域强降雨情况下的产流模式为先超渗后蓄满的混合产流模式,其中产流模式的转变出现在第一次连续降雨基本结束之时,即在第一次洪峰之前基本以超渗产流为主,随后的产流方式以蓄满产流为主。 展开更多
关键词 山区流域 强降雨 产流模式 KW–GIUH模型
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不同淹没度下植被群尾部流速与紊动能纵向分布 认领 被引量:2
10
作者 顾继一 李峰 +1 位作者 黄胜 刘兴 《中国农村水利水电》 北大核心 2018年第1期124-127,共4页
水生植被群尾流受淹没度影响,与局部水流特性和营养物质的分布产生积极响应。借助圆形竹签进行交错排布,模拟不同淹没度下的刚性植被群,通过室内水槽实验,研究淹没度对植被群尾部水流纵向分布的作用机理。实验结果表明:淹没度较大时(... 水生植被群尾流受淹没度影响,与局部水流特性和营养物质的分布产生积极响应。借助圆形竹签进行交错排布,模拟不同淹没度下的刚性植被群,通过室内水槽实验,研究淹没度对植被群尾部水流纵向分布的作用机理。实验结果表明:淹没度较大时(植被群生长初期),植被群正后方水流变化平缓,流速与紊动能峰值均接近于上游平均值;不同淹没度下的植被群尾部受卡门涡流影响,均能产生含有两个峰值的紊动能,且分别对应流速极小值;淹没度较小时(植被群生长后期),尾部正后方紊动能变化幅度增大,卡门涡流影响作用逐步减小,不利于植被群的纵向扩展。 展开更多
关键词 植被群尾流 淹没度 流速 紊动能
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四川紫色土区强降雨情况下泥沙输移突增的临界条件 认领
11
作者 彭清娥 刘兴 +1 位作者 黄尔 赵明辉 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期204-212,共9页
探明强降雨下泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件对预防泥沙灾害及减少水土流失将起到至关重要的作用。选取典型的四川紫色土试验区鹤鸣观小流域为研究对象,采用数据分类统计对比分析方法,对试验站近10年降雨径流输沙资料进行分析... 探明强降雨下泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件对预防泥沙灾害及减少水土流失将起到至关重要的作用。选取典型的四川紫色土试验区鹤鸣观小流域为研究对象,采用数据分类统计对比分析方法,对试验站近10年降雨径流输沙资料进行分析,研究强降雨情况下次降雨量、降雨强度和降雨历时等对泥沙输移突增的影响,找出导致泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件。研究结果表明:四川紫色土区强降雨情况下泥沙输移突增的关键特征因子为次降雨量、降雨强度以及最大径流模数;同时各关键因子的临界值分别为降雨强度5.3 mm/h,次降雨量130 mm,以耕作方式为主的坡地最大径流模数临界值为6 000 dm3/(km^2·s),以种植林草为主的坡地最大径流模数临界值为3 000 dm3/(km^2·s)。 展开更多
关键词 紫色土区 泥沙输移突增 次降雨量 降雨强度 降雨历时 最大径流模数
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植被对坡面汇流时间影响的试验研究 认领
12
作者 彭清娥 刘兴 +2 位作者 黄尔 杨克君 赵明辉 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期185-192,共8页
引发暴雨山洪的主要因素除大气降水特性以外还与下垫面森林植被状况有着密切的关系,流域植被对坡面汇流时间有着直接的影响。目前应用最为广泛的坡面汇流时间公式,以坡面长度、综合糙率、有效降雨强度及坡度的恒定指数形式表征其对汇... 引发暴雨山洪的主要因素除大气降水特性以外还与下垫面森林植被状况有着密切的关系,流域植被对坡面汇流时间有着直接的影响。目前应用最为广泛的坡面汇流时间公式,以坡面长度、综合糙率、有效降雨强度及坡度的恒定指数形式表征其对汇流时间的影响,而植被对汇流时间的影响是隐含在综合糙率之中,从而无法直接利用有关植被的高精度遥感资料。本研究基于不同下垫面情况下不同坡度、不同雨强的坡面汇流系列试验,深人分析植被对坡面汇流时间的影响,引入植被覆盖度因子,结合统计分析方法,建立植被与坡面汇流时间的关系。研究结果表明:植被的种类(草或灌木)对坡面汇流时间影响存在一定差异,草植被下的坡面汇流时间大于相应条件灌木植被下的坡面汇流时间;植被覆盖度(草或灌木)对坡面汇流时间存在显著影响,坡面汇流时间随植被覆盖度的增大出现明显的增加;降雨强度、坡度对坡面汇流时间的影响也较为显著,坡面汇流时间随雨强及坡度的增大而出现明显的减小;草及灌木植被覆盖度指数随坡度及雨强变化规律基本相似,总体上草植被覆盖度指数略大于灌木植被覆盖度指数。随着雨强增大,植被覆盖度指数减小趋势较为明显;随着坡度变缓,植被覆盖度指数有所增大。本研究将植被因子从综合糙率中剥离出来,便于融合植被遥感数据,从而提高坡面汇流时间的计算精度。 展开更多
关键词 植被种类 植被覆盖度指数 坡面汇流时间 人工模拟降雨
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地震作用下松散体变形过程及堆积形态的数值模拟 认领 被引量:3
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作者 雷明 许泽星 +1 位作者 刘兴 王协康 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期240-246,共7页
山区流域地表及沟床表层常富集大量由宽级配卵砾石所组成的松散堆积物,在地震及其次生灾害的作用下,大量松散碎屑物质会以崩塌、滑坡、泥石流等形式进入山区河道,进而改变河流的泥沙补给条件。为了研究地震荷载对于松散体变形过程和运... 山区流域地表及沟床表层常富集大量由宽级配卵砾石所组成的松散堆积物,在地震及其次生灾害的作用下,大量松散碎屑物质会以崩塌、滑坡、泥石流等形式进入山区河道,进而改变河流的泥沙补给条件。为了研究地震荷载对于松散体变形过程和运动特点的影响,基于3维颗粒离散单元法对不同地震荷载作用下的松散体的运动过程进行了数值模拟,重点分析与讨论了地震波频率、振幅的变化对于松散体运动及变形特点的影响。计算结果表明:松散体的运动过程由起动加速、高速运动以及减速堆积3个阶段所组成;在颗粒运动过程中,颗粒的粒径越小,颗粒的运动速度越慢;颗粒进入河道后粒径较大的颗粒堆积在表面前段,而粒径较小的颗粒位于堆积体的下后部。地震荷载的作用可以大幅度地减小单元接触数量,颗粒越稀疏,颗粒间的相互碰撞越少,颗粒具有的能量越大,这会导致松散体的运动速度和运动距离均有显著提高,并且地震波的频率越低、振幅越大,颗粒的运动速度与运动距离越大,这会使得原本未进入河道的松散堆积物质进入河道,由此导致山区河流的泥沙补给质量明显增大。由此可见,地震对于山区河流的泥沙补给条件具有重要的影响,为深入研究震后山洪泥沙灾害频发致灾提供了理论依据。 展开更多
关键词 地震 松散体 碰撞接触 离散单元法 数值模拟
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淹没植被群周围泥沙冲淤特性研究 认领
14
作者 顾继一 刘兴 《水电能源科学》 北大核心 2018年第4期143-145,共3页
受自然条件影响和上下游来输沙限制,河道中被淹没植被群周围床面一般呈两侧冲刷、尾部淤积的状态。通过水槽试验模拟分析了河道中植被群周围地形变化特征,研究了不同淹没度下植被群周围泥沙冲淤机理。结果表明,植被群高度不影响其内部... 受自然条件影响和上下游来输沙限制,河道中被淹没植被群周围床面一般呈两侧冲刷、尾部淤积的状态。通过水槽试验模拟分析了河道中植被群周围地形变化特征,研究了不同淹没度下植被群周围泥沙冲淤机理。结果表明,植被群高度不影响其内部与两侧侵蚀变化过程,但较高植被群加速了冲刷速率,促使两侧侵蚀区域向植被群后方延伸;同时在上游无来沙条件下,植被群高度的增大有效抑制了尾流区泥沙沉积。 展开更多
关键词 淹没植被群 河床形态 冲淤变化 尾流区
顺直型展宽航槽沿程水沙运动规律试验研究 认领 被引量:1
15
作者 李福建 黄胜 +2 位作者 谢玉姝 刘超 刘兴 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期96-103,共8页
由于山区地势原因,山区卵石航槽几何形态时常由窄深突然转变为宽浅,引起水沙运动特性的改变。本文开展了概化模型试验,研究了单一航槽(窄深段)到复式展宽航槽(宽浅段)水沙运动沿程变化规律并开展了机理分析。在不同上游来流条件下,... 由于山区地势原因,山区卵石航槽几何形态时常由窄深突然转变为宽浅,引起水沙运动特性的改变。本文开展了概化模型试验,研究了单一航槽(窄深段)到复式展宽航槽(宽浅段)水沙运动沿程变化规律并开展了机理分析。在不同上游来流条件下,测量了主航槽中心线沿程水位以及滩槽流速,用于探究水流特性的沿程变化规律。同时,开展了床面切应力测量和推移质试验用于判断推移质在粗化层不发生破坏的山区河道中的运动状态。试验结果表明,航槽几何形态变化明显影响水沙运动,水深在窄深航槽段与宽浅航槽段交界处附近变化最为明显;上游窄深航槽段与下游宽浅航槽段稳定水深的差值随着来流量的增大而增大;主航槽断面平均流速从窄深段逐渐增加,在窄深和宽浅断面交界处附近达到最大值(约为上游窄深段断面平均流速的1.5倍),而后逐渐降低直至稳定(约为上游窄深段断面平均流速的0.8倍);推移质淤积试验结果表明,可通过比较床面摩阻流速与推移质临界起动摩阻流速来判断推移质的运动状态,当满足淤积条件时,绝大部分推移质会停止运动并淤积在下游宽浅航槽段。在山区卵石航槽中,当河床粗化层不发生破坏,可通过直接比较局部航槽段床面摩阻流速与推移质临界起动摩阻流速来预测推移质运动或淤积情况。 展开更多
关键词 展宽航槽 水深 流速分布 摩阻流速 泥沙淤积 判别方法
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长江泥沙调控与干流河床演变及治理中的关键科学技术问题与预期成果展望 认领 被引量:10
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作者 卢金友 刘兴 姚仕明 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期33-40,共8页
长江流域面积1.8×10^6km^2,人口和国民生产总值均超过全国的40%,是中国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库,在中国经济社会发展中具有重要的战略地位。近些年... 长江流域面积1.8×10^6km^2,人口和国民生产总值均超过全国的40%,是中国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库,在中国经济社会发展中具有重要的战略地位。近些年来,在自然条件和人类活动的双重影响下,长江泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化,给河流开发利用与保护均带来了显著影响,而沿江经济社会快速发展和生态文明建设不断对长江泥沙提出调控要求.同时,河流工程建设和泥沙资源化利用的发展也使长江泥沙调控具备了基本条件。但泥沙兼具灾害性与资源性,泥沙调控与河流功能发挥之间存在着矛盾与统一,需要深入研究。国家重点研发计划项目“长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究”以揭示长江泥沙输移分布与河流开发及保护之间的耦合作用关系,研究提出满足沿江经济社会和生态环境需求的长江泥沙调控、河道演变与治理的基本理论和关键技术为总目标;重点研究长江泥沙来源与时空分布变异规律和趋势,河道演变对水沙输移变化的响应机制,控制性水利水电工程联合运用下长江干流和洞庭湖、鄱阳湖的水沙输移规律,河床重塑过程与驱动机制及其防洪、航运和岸滩利用等多重效应,长江泥沙多维耦合与协同调控的理论和方法,并研发多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道治理技术。通过项目研究,预计将揭示多因素影响下长江来水来沙时空变异特征与趋势、水沙输移与河道演变的响应机制;定量预测控制性水库联合运用下长江和洞庭湖、鄱阳湖泥沙输移与冲淤过程,揭示长江河道的重塑过程、相对平衡状态与驱动机制,阐明河流系统再造的防洪、航运及岸滩利用等多重效应;构建长江泥沙调控的理论框架,建 展开更多
关键词 长江 水沙条件变化 泥沙调控 河床演变 河道治理
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砂卵石河流粗化完成后细沙补给对河床阻力的影响 认领 被引量:2
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作者 王强 聂锐华 +1 位作者 杨克君 刘兴 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2017年第2期16-20,共5页
结合Venditti关于细沙补给对河床活动性影响的分析,引用修正后的Einstein-Barbarossa方法对河床阻力进行划分,探讨了细沙补给对砂卵石河流冲刷粗化完成后河床阻力变化的影响。研究结果表明:在一定量细沙补给的条件下,沙粒阻力与床面阻... 结合Venditti关于细沙补给对河床活动性影响的分析,引用修正后的Einstein-Barbarossa方法对河床阻力进行划分,探讨了细沙补给对砂卵石河流冲刷粗化完成后河床阻力变化的影响。研究结果表明:在一定量细沙补给的条件下,沙粒阻力与床面阻力的比值先减小后增大,形状阻力与床面阻力的比值先增大后减小;水流克服表面阻力损失的能量随沙粒阻力减小而减少,进一步导致水流损失的机械能减小,河床上大颗粒泥沙获得的能量增大进而导致其活动性增强;河床上活动的泥沙颗粒与裸露大颗粒泥沙之间不断接触碰撞形成局部能量交换,裸露大颗粒泥沙通过水流方向的动量交换所产生的颗粒剪应力增大,这可能也是河床上大颗粒泥沙活动性增强的一个原因。 展开更多
关键词 细沙补给 粗化层 沙粒阻力 能量耗散 河床活动性
山区河流河床基岩暴露与沙卵石覆盖反常关系研究——以陇西河为例 认领 被引量:1
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作者 顾继一 范念念 刘兴 《四川大学学报:工程科学版》 CSCD 北大核心 2017年第S1期44-49,共6页
山区河流不同河段的河床形态常处于基岩暴露与沙卵石覆盖的相间变化中。野外调查发现,至少在青藏高原与四川盆地过渡带,不少河流出现坡度大而沙卵石覆盖多,坡度小而基岩暴露多的现象。为了研究该反常规律,以岷江二级支流陇西河为例,进... 山区河流不同河段的河床形态常处于基岩暴露与沙卵石覆盖的相间变化中。野外调查发现,至少在青藏高原与四川盆地过渡带,不少河流出现坡度大而沙卵石覆盖多,坡度小而基岩暴露多的现象。为了研究该反常规律,以岷江二级支流陇西河为例,进行多次野外观测与数据采集,通过提取流域地形数据,得到并分析其干流沿程剖面,并结合已有的室内水槽试验研究结果,进一步说明床面沙卵石的运动情况与分布特性,得到以下结论:陇西河流域岩性以砂岩为主,干流从上游向下游依次出现陡、缓、陡、缓交替的4段,平均坡度依次为8.1%、0.2%、6.2%和1.2%;较陡的两段全部沙卵石覆盖,较缓的两段全部基岩暴露。产生这种现象的原因:一是较陡段泥沙颗粒通过两侧山体崩塌滑坡侧向补给,床面大尺寸漂石与周围的较细颗粒会逐渐形成相对稳定且水流阻力大的自锁结构,且床面粗糙,有助于提高床面抗冲刷性,抑制基岩的暴露,因此导致输送到下游较缓段的输沙率很低;二是砂岩颗粒岩性较软,少量被输移到下游的颗粒容易破碎成更小的颗粒,更容易被输移,使得较缓段基岩暴露现象突出。较陡段被沙卵石覆盖,将有效抑制窄深处基岩河床的侵蚀下切速率,从而进一步影响相关流域地貌的演化,如增加河流袭夺的机率。 展开更多
关键词 基岩暴露 沙卵石覆盖 沿程剖面 自锁结构
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来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响研究 认领 被引量:4
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作者 王强 聂锐华 +1 位作者 范念念 刘兴 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期
针对山区河流来沙条件不确定性导致的河流形态变化问题,根据J.G.Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。... 针对山区河流来沙条件不确定性导致的河流形态变化问题,根据J.G.Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3 mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8 mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3 mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8 mm的粗沙相反。 展开更多
关键词 卵石河流 来沙条件 河床形态 推移质输沙率 河床级配
全文增补中
山区河流浅水条件下漂石对河床响应与泥沙补给影响的试验研究 认领 被引量:5
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作者 王协康 王冰洁 +2 位作者 王海周 刘岩 刘兴 《四川大学学报:工程科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期46-50,共5页
受暴雨洪水与滑坡、泥石流灾害的影响,山区河流床沙多为宽级配卵砾石泥沙,甚至出现较多的漂石,从而影响近底水流结构与推移质输移特性。基于野外漂石河流的调查,通过概化水槽试验,探讨了漂石颗粒对河床冲淤的影响;对比分析了不同... 受暴雨洪水与滑坡、泥石流灾害的影响,山区河流床沙多为宽级配卵砾石泥沙,甚至出现较多的漂石,从而影响近底水流结构与推移质输移特性。基于野外漂石河流的调查,通过概化水槽试验,探讨了漂石颗粒对河床冲淤的影响;对比分析了不同水沙条件下漂石对推移质输沙率过程的影响;根据床面粗化程度与漂石状态相异的两种类型对比试验,探讨了漂石对不同水沙条件下推移质输沙率的影响程度。研究表明:随着漂石颗粒相对淹没度(h/D,平均水深与漂石有效直径之比)的减少,漂石对其尾部区域水流的混掺越加突出,从而对河床的冲刷能力变大;根据本试验采用的水沙参数,漂石对推移质输沙率的扩大效应为几倍至十几倍。 展开更多
关键词 山区河流 宽级配泥沙 漂石 推移质输沙率 泥沙补给
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