急弯河道二元结构河岸塌岸淤床交互作用试验研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fangrong87
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
崩岸是冲积河流演变中常见的一种自然现象。河岸崩塌产生的泥沙进入河道后,与河道床面泥沙掺混交互作用,对河床组成及床面形态特征产生重要影响,并进一步影响河道的演变过程,因此,对塌岸淤床交互作用的过程及机理展开研究不仅对河流开发利用工程实践有重要意义,而且有利于丰富河床演变学的基本内容。本文以三峡水库下游典型急弯河道——长江下荆江石首河段为背景,设计概化模型,通过开展定床试验,研究了初始地形及塌岸淤床交互作用过程中的水动力特性变化规律;通过开展动床动岸模型试验,研究了塌岸与河床冲淤交互作用的过程及机理。主要成果如下:(1)基于定床试验,研究了不同流量条件下急弯河道水流动力特性变化规律。初始地形条件下,弯道段内断面垂线平均纵向流速呈现“河中心大,两岸边小”的横向分布特征,直道段内断面垂线平均纵向流速沿横向分布趋于均匀。随着流量的增大,顶冲点向下游偏移,断面紊动能分布基本不变但数值增大,壁面剪切力横向分布不均匀度增大。水力冲刷后河道地形发生变化,断面纵向流速分布趋于均匀,主环流随着凹岸的展宽向凹岸偏移,各断面湍动能有所增大,断面壁面剪切力分布规律基本不变,但峰值位置有较明显的变化。(2)从静力平衡理论上分析了悬臂崩塌三种模式之间的关系。发现二元结构河岸上部粘性土层为均质时,发生绕轴崩塌模式的临界宽度最小,发生剪切崩塌模式的临界宽度次之,发生拉伸崩塌模式的临界宽度最大。绕轴崩塌是二元结构河岸悬臂破坏的主要模式。(3)通过对比崩塌体存在与否时其附近断面水流结构的变化规律,研究崩塌体对近岸水流结构及河岸侵蚀过程的影响。相较于无崩塌体,位于顶冲点上游的崩塌体,使水流纵向流速最大区域远离凹岸,崩塌体距凹岸坡脚区域内的平均壁面剪切力减小可至0.94倍,水流对河岸基础的侵蚀能力减小。相较于无崩塌体,位于顶冲点下游河段的崩塌体,使水流纵向流速最大区域更加靠近凹岸,凹岸与崩塌体之间区域及崩塌体顶部区域的平均壁面剪切力增大可至4.32倍,崩塌体与坡脚之间区域内的平均壁面剪切力增加可至1.71倍,水流对河岸基础的侵蚀能力增大。(4)通过动床动岸试验,研究了流量、二元结构河岸层厚比及凹岸顶冲点局部护岸对塌岸淤床交互作用规律的影响。随着流量增大,凹岸河岸侵蚀速率增大而河床淤积速率减小,主流贴岸区域内的平均河岸侵蚀速率增量明显大于主流远离河岸区域内的河岸侵蚀速率增量,最大比值为2.1,床面淤积速率的增量则呈现相反的规律。随着黏土层厚度增大,河岸侵蚀速率及河床淤积速率均减小,主流贴岸区域的内河岸侵蚀速率的减小量大于主流远离河岸区域内的河岸侵蚀速率的减小量,最大比值为1.77,河床淤积速率的增量则呈现相同的规律。局部护岸使床面失去河岸泥沙补给,床面冲刷速率明显增大。河岸崩塌后,崩塌体与下游床面泥沙产生掺混,掺混层厚度由凹岸至凸岸沿横向明显递减。随着流量及黏土层厚度增大,弯顶断面附近凹岸坡脚处泥沙掺混厚度无明显变化,但在顶冲点附近掺混层厚度明显减小。(5)流量增大,弯道凹岸侵蚀坍塌速率增大,河床淤积速率减小。粘性土层厚度增大,河岸侵蚀速率及河床淤积速率均减小。凹岸顶冲点局部护岸,顶冲点上游未护河岸侵蚀速率增加,护岸区河床冲刷率增加,河床淤积率减小。塌岸淤床淤积率在10~50%范围内。
其他文献
寫本時代和刻本時代是以傳播媒介為區分方式的兩個時代,傳播媒介的改變,會引起傳播環境和傳播方式的變化,而傳播環境和方式的改變,又對倚賴於媒介進行傳播的信息有重要影響。不同的媒介,在傳播唐詩語言信息的同時,也就將其本身的特征附著其中一同傳播出去。因此,從寫本時代到刻本時代,主要傳播媒介的變革,就決定了唐詩在唐代和宋代及以後不同的傳播環境、傳播方式和傳播效果,進而影響唐詩文本的演變,使得寫、刻本時代唐詩
学位
农业生产中施用大量的氨肥进入土壤表层后会导致土壤酸化,引起盐基离子的流失和土壤肥力下降。经过硝化作用生成的硝氮由于几乎不受土壤吸附作用的影响,会淋洗进入地表和地下环境,最终污染水体。由于氮素转化过程涉及到复杂的化学反应,且与土壤环境紧密相关,针对土壤氮循环过程及其关联的环境演化的内在机理开展研究仍是一项挑战性的任务。现今数值模型模拟已成为研究土壤氮循环的重要方法。本文从土柱试验出发,研究了不同形态
学位
钢管混凝土(CFST)构件因其承载力高、变形性能好、施工方便等优势,在大跨、高层和重载结构中得到日益广泛的应用。在近半个世纪的应用过程中,钢管混凝土结构的加固问题,正日益成为迫切需要解决的问题。外套钢管夹层混凝土加固法可以大幅提升CFST构件的承载力和刚度。此外,外套钢管本身就可以作为夹层混凝土浇筑的模板,施工便捷。目前,关于外套钢管夹层混凝土加固CFST构件的研究还极其有限。本文在国家自然科学基
学位
因《幽灵路》而获得布克奖的英国女作家帕特·巴克(Pat Barker,1943-),是英国当代文坛最富洞察力、创造力及社会责任感的作家之一。巴克于20世纪90年代出版的《重生》《门中眼》和《幽灵路》被称为《重生》三部曲。三部曲将真实的历史人物与虚构人物结合起来,以1917年9月到1918年11月这一段烽火岁月为时间背景,以因罹患弹震症接受精神治疗的英国官兵及其心理医生为主线,集中反映了英国数十万年
学位
在20世纪末我国开始进入人口老龄化,人口老龄化发展不仅使得我国老年人口日益增多,而且由此引致的养老服务需求问题也日益突出。传统家庭养老功能随着社会经济发展产生了根本性的变化,如家庭小型化、空巢化趋势以及人口流动等因素影响使家庭养老功能正在逐步弱化;社会多元化养老模式取得了较快的发展,如居家养老服务逐步成为老年人养老服务的主要模式之一,但其在发展中依然存在利用率低、供给不足等较多问题,居家养老服务模
学位
<正>阿伦特认为:人只有在与他人分享这个世界、共同拥有这个世界,并在这个世界中积极行动,才能获得意义。中职院校“双肩挑”青年教师面临着岗位效能不够充分、自我效能感不强、时间分配冲突、职业生涯模糊、自主学习积极性不高等困境。通过在“行动”中科学设置“双肩挑”岗位、优化配置模式、创造良好人际关系环境和丰富闲暇时光等机制,提升“双肩挑”青年教师的获得感和幸福感,激发其工作积极性,提升中职院校的管理水平和
期刊
报纸
中国是一个历史悠久的国家,也是一个文化高度认同型国家,在上下五千年的文明史中,是文化认同的作用,形成了屹立于当今世界的中华民族多元一体格局。土司制度是元、明、清三朝实施的边疆少数民族治理制度,这一在历史存续了六百多年、在当时具有积极意义的民族制度,为促进中华民族的文化认同发挥了重要作用。目前,对土司制度的研究已有100多年的学术积累,各类成果很多,对文化认同的研究近年来也逐渐升温,但将土司制度和文
学位
泄洪建筑物在水利枢纽工程中占据尤为突出的重要地位,其不仅直接关系到水利枢纽工程投资预算和安全运行,更直接关系到下游两侧人民的生产生活安全。随着我国水利事业的迅猛发展以及对水资源开发保护意识的不断提高,当前对泄洪建筑物泄洪消能不断提出新的要求:在尽可能短的距离内消耗下泄水流所携带的能量、使之平稳地衔接下游天然河床尾水,尽可能减轻下游河床冲刷。对于水工建筑物泄洪消能问题,当前科研工作者主要通过不断增设
学位
近年来,由于受到全球气候变化及人类活动的影响,尤其是伴随着长江上游地区金沙江下游向家坝、溪洛渡等梯级水库的陆续建成,长江上游及三峡入库水沙变化出现了新的特点,其水沙变化特征及趋势受到了广泛的关注。本文以长江上游1956-2016年干支流主要测站水沙过程为研究对象,从突变性、周期性、复杂性、混沌性四个角度对三峡入库水沙变化特点进行了较为全面的研究。在此基础上,对于三峡入库沙量的骤减原因,本文从气候变
学位