解哲辉
, 周园园
XIE Zhehui, ZHOU Yuanyuan
通讯作者:
收稿日期: 2016-02-20
修回日期: 2016-05-20
网络出版日期: 2016-07-20
版权声明: 2016 地理科学进展 《地理科学进展》杂志@版权所有
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作者简介:
作者简介：解哲辉(1986-),女,河北定州人,博士研究生,主要从事流水地貌研究,E-mail: xiezh.14b@igsnrr.ac.cn。
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摘要
游荡性河道在中国广泛分布,其中以黄河下游上段最为典型,但关于游荡性河型的归属问题尚存在很大争议,国际上多将游荡性河流归属为辫状河型。本文以黄河下游游荡性河道为典型案例,系统总结了游荡性河流的演变特征、主要影响因素和形成机理,并从定义、成因、特征及河道形成过程方面,将游荡与辫状河型的异同点进行对比分析。得到以下启示：游荡性河型是一种重要的河道型态,与辫状河型在许多方面存在较明显差异。特别是游荡河型主要发育于能量小于输沙需求的环境,因而形态呈现不稳定特性,但辫状河型不仅出现在能量较多的环境,而且也常在能量较小的环境中出现,因而一部分具有稳定形态,另一部分则表现出不稳定的特性,因此,有必要对游荡性河道和辫状河道给予区分。最后对未来研究进行了展望,提出应重视河型形成的内在机理,对能量理论进行发展及深化,进一步系统性评价游荡性河道与辫状河道的异同性,以解决游荡性河道的河型归属问题。
关键词：
Abstract
Wandering rivers frequently occur in China, especially in northern China, with the wandering reach of the lower Yellow River as the most typical case. However, controversy concerning their channel pattern classification remains. While such rivers are widely regarded as wandering or wandering-braided channel in China, they are categorized as braiding rivers largely by the international geomorphological community. In this article, the wandering reach of the lower Yellow River is taken as an example and the evolutionary characteristics of channel morphology is summarized, focusing on the factors influenced the channel evolution in different periods. Based on the summary, a comparison is made between braiding and wandering rivers, including their channel definitions, morphological features, sediment characteristics, forming processes, and energy expenditure features. Especially, the wandering channel pattern mainly develops in a low energy slope environment that is far less than the minimum energy slope required for transporting sediment load. So it usually presents unstable features. The braided channel pattern can exist where river energy is lower or higher than the minimum energy slope. Therefore, it is essential to distinguish these two channel patterns. The article also discusses prospects for studies in the future and points out that focusing on the physical mechanisms for channel formation, developing and refining the energy theory, and examining the differences and similarities of wandering channel and braided channel systematically can help to solve the problem of classifiying wandering rivers.
Keywords：
自Leopold等(1957)将冲积河流分为顺直(straight)、弯曲(meandering)和辫状(braided)3种河型以来,国内外学者对河型分类开展了深入系统性的研究,取得的主要进展如表1所示。在对典型河型演变机理和形态特征进行深入分析的基础上,一些定性或半定量指标及相关关系已用作区别不同河型的判别条件(Leopold et al, 1957; Parker, 1976; Rust, 1978; van den Berg, 1995; Eaton et al, 2010)。目前对多流路河流中的辫状与分汊(Lane, 1957; Chang, 1979a; Brice, 1982)、分汊与网状(Nanson et al, 1996; Makaske, 2001)、辫状与网状(Rust, 1978; Miall, 1996; Makaske, 2001)等河型的归属问题讨论较多。中国学者在河型分类方面也提出了一些较有代表性的分类方案,如方宗岱(1964)、钱宁等(1987)、王随继等(1999)、王随继等(2000)、胡春宏等(2005)、Xu等(2010),并结合中国河流含沙量较大的实际情况,提出了区分不同河型的具体准则与方法(谢鉴衡, 1982; 钱宁, 1985; 肖毅等, 2012)。Huang等(2004)根据最小能量原理对河型成因给予了解释,认为当河流拥有的能量大于输送河道来沙所需能量时,河流将通过快速消耗能量的方式进行河道形态调整。相反,当河流拥有的能量小于输送河道来沙所需能量时,河道会通过泥沙淤积的方式进行形态调整。以此物理推论为基础,Nanson等(2008)提出了较为完善的河型分类方案(图1),并解释了稳定性辫状和不稳定性辫状河型的成因。
图1 基于能坡的河型分类示意图①(
Fig.1 Schematic diagram of river channel patterns in relation to valley slope and energy slope (
表1 主要河型分类方案
Tab.1 Main river channel pattern classifications
| 分类角度 | 代表文献 | 分类标准 | 划分方案 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 沉积学 | Schumm, 1963, 1977 | 河流泥沙运移的主导方式 | 悬移质、混合质、推移质 | 定性 |
| 王随继等, 1999 | 河道形态和沉积物特征 | 辫状、曲流、分汊、网状、直流 | 定性 | |
| 水文地貌学 | Leopold et al, 1957 | 河道坡度—流量关系 | 顺直、弯曲、辫状 | 半定量 |
| 方宗岱, 1964 | 河道平面形态的稳定性 | 江心洲河型、弯曲河型、摆动 | 定性 | |
| Rust, 1978 | 辫状指数和弯曲度 | 顺直、弯曲、辫状、网状 | 定性 | |
| Lane, 1957; Chang, 1979a | 流量—比降关系 | 顺直、弯曲、陡坡辫状、缓坡辫状 | 半定量 | |
| Carling et al, 2014 | 水文过程和平面形态 | 单一河道、心滩辫状、岛屿辫状、网状 | 定性 | |
| 水动力学 | 钱宁, 1985 | 平面形态和水动力特性 | 顺直、弯曲、游荡、分汊 | 定性 |
| Schumm, 1985 | 水动力强度和泥沙运移特性 | 顺直、蜿蜒、蜿蜒摆动、深泓蜿蜒摆动、游荡分汊辫状、相对稳定分汊江心洲和网状河流等 | 半定量 | |
| Huang et al, 2004 | 河谷比降—最小能坡的差异性 | 顺直、弯曲、游荡、辫状、分汊 | 半定量 | |
| Nanson et al, 2008 | 河谷比降—最小能坡的差异性 | 阶梯深潭、顺直、弯曲、分汊、辫状、游荡 | 半定量 | |
| Xu et al, 2010 | 水流来沙系数 | 低泥沙浓度弯曲、高泥沙浓度弯曲、辫状、岛屿河流 | 半定量 |
中国的黄河下游上部花园口—高村河段,国内大多数研究认为其应属于一种独特的河型,即游荡型,英语分别称之为“wandering”(Huang et al, 2004; 王光谦等, 2005; 王卫红等, 2013)、“wandering braided”等(Xu, 1990; 陆中臣等, 2000),但也有一些研究将其归类为辫状河型(braided) (钱宁等, 1961; 王随继, 2003; 吴保生等, 2003; Xia et al, 2008)。国际上对这一河段演变规律方面的具体研究不多,只是参考国内的研究将其纳入传统的辫状河型范畴(Leopold et al, 1995)。除黄河下游高村以上河段外,中国许多地方,特别是西北地区的塔里木河流域和黄河宁蒙河段,游荡性河道广泛出现(王光谦等, 2005; 周丽艳等, 2016)。因此,将中国的游荡性河道与国际上采用的辫状河道两者进行对比研究,对认识不同河型的河道演变规律和制定有效的整治对策具有十分重要的意义。
长期以来,中国学者针对游荡性河道的河床演变过程及其演化特征、河道形态调整规律及水沙响应关系,已开展了大量深入的系统研究,取得了丰硕成果。本文以黄河下游游荡型河段为典型案例,对游荡性河流河道形态的形成、典型特征、不同水沙条件下演化规律进行梳理,并从河型定义、典型特征、成因和能量特征等方面对游荡性河道与辫状河道的异同性进行分析,进而根据最新的河床演变理论对这两种河型的成因进行总结,并对后续研究进行展望。
河床演变学是研究水流作用下河床形态及其变化的学科(钱宁等, 1987)。水流、泥沙和河床三者相互作用、相互影响,构成一个密不可分的整体,牵一发而动全身。黄河下游高村以上河段是典型的游荡性河流,其演变规律一直是学术界关注的问题。20世纪60年代以前,黄河下游河道基本处于自然演变时期,人为干预较少。60年代以后,黄河下游水沙过程呈现出2个新特征：一是水沙总量总体呈减少趋势,特别是龙羊峡水库修建以后,水沙量尤其是来沙量锐减,小浪底水库运用后径流量稍有增加。自小浪底水库运用以来,黄河下游基本处于清水下泄状态(申冠卿等, 2000; 胡春宏等, 2005; 姚文艺等, 2013; 李文文等, 2014)。二是水沙搭配变异显著。上游龙羊峡水库调度运用后,汛期来水量锐减而来沙量减少不多,因此形成小水带大沙的情况。另外,汛期大流量的洪水出现次数也显著减少,而中小流量的洪水则呈增多趋势(苏运启等, 2006; 黎云云等, 2014; 张敏等, 2016)。这些水沙变异条件下游荡性河床如何演变引起了极为广泛的关注(胡春宏等, 2005; 潘贤娣等, 2006; 夏军强等, 2008; 陈建国等, 2012)。本节主要从河道平面形态、过水断面形态、河床纵向变化的统计分析、物理与数学模拟及3S技术在黄河下游河床演变中的应用方面,对游荡性河道河床演变成果进行综述。
河道平面形态的变化常采用主流摆幅、弯曲系数、深泓弯曲系数、主槽宽和滩地面积等参数进行描述。近期也有采用藕节特征值来刻画河道平面形态的变化(韩琳等, 2010)。不同时期,游荡性河道平面形态呈现出不同的特点。20世纪60年代以前,黄河下游游荡段河势变化尤为剧烈,如1933-1960年,伊洛河口附近的主槽摆动范围最大超过10 km(潘贤娣等, 2006)。1960年以后,主槽摆动幅度逐渐减小。1989-1994年花园口—东坝头的游荡河段的河槽摆动范围约为1949-1960年的45%(潘贤娣等, 2006)。同时期,东坝头—高村的游荡河段逐渐向弯曲方向发展,1998年河道弯曲系数已达1.45(金德生等, 2000; 陆中臣等, 2000; 许炯心等, 2003)。小浪底水库运行后,游荡段主流摆幅进一步降低,2000-2008年主流摆幅约为1960-1964年的16%~34%(陈建国等, 2012)。河道平面形态除花园口—黑岗口河段仍具有较强的游荡特性外,其余河段的游荡性均明显减弱,个别河段出现弯曲河道的外形(苏运启等, 2006; 陈建国等, 2012)。其中夹河滩—高村河段的河势已基本趋于稳定(王卫红等, 2012)。许多研究表明,水库群运用“调水调沙”和“蓄清排浑”调度导致进入黄河下游水沙量减少是河道游荡性减弱的主要原因(陆中臣等, 2000; 陈建国等, 2012; 王卫红等, 2012),河道整治工程对限制河道摆动强度作用显著(吴保生等, 2003)。
河道过水断面形态调整是冲积河流河床演变的重要内容。不同时期的来水来沙量及水沙过程,决定了河道横断面的调整形式和变化幅度,使得游荡段断面形态的调整呈现出不同特点(潘贤娣等, 2006)。20世纪60年代,黄河下游游荡段的断面河相关系散乱,河道主槽变化幅度大且迅速,以侧向移动为主(钱宁等, 1965)。三门峡水库蓄水拦沙投入运行造成下游游荡河道冲刷强烈;改为滞洪排沙运行后,滩槽发生快速回淤;进入蓄清排浑调度后,主槽淤积变缓。龙羊峡和李家峡水库投入运行后,主槽严重萎缩,致使1996年高村附近河道的平滩流量已不足3000 m3/s,至2002年进一步减至1800 m3/s。小浪底水库投入运行后,游荡段河槽形态冲刷下切与展宽并存(夏军强等, 2008),但一些河段以下切为主(李晓娟等, 2014; 李洁等, 2015),主槽淤积态势得到逐渐缓解(Chu, 2014)。
水沙关系变异及河道边界因素是黄河下游河道断面形态发生调整的根本原因(姚文艺等, 2007)。断面形态调整对水沙关系变异的响应具有非线性和滞后性2个典型特征(许炯心等, 2000; 梁志勇等, 2005)。来沙系数太大(高含沙水流)或太小(清水下泄)均可导致河槽冲刷(许炯心等, 2000)。与同年水沙条件变化相比,平滩河槽断面变化与前期若干年的水沙变化均值趋势逐渐一致化(梁志勇等, 2005; 胡春宏等, 2006)。水沙关系的变异还导致滩岸崩塌,从而使得河道横向展宽(夏军强等,2002),滩岸崩退与滩岸稳定系数、河相系数和水沙条件存在一定的定量关系(Xia et al, 2014; 李洁, 2015; 李晓娟等, 2015)。游荡性河段的河岸土体组成和力学特性也是滩岸崩退的重要原因(Xia et al, 2008)。此外,黄河下游自20世纪50年代以来,开展的大规模河道整治工程,显著增强了河岸抗冲性,对河道断面形态的调整具有明显的约束作用(潘贤娣等, 2006)。
纵剖面形态是河床在特定水沙条件下经历较长时期调整的结果,是河床纵向冲淤的直观反映。有观点认为,黄河下游纵剖面呈平行抬升趋势(王恺忱, 1982; 张仁等, 1985; 谢鉴衡, 1986; 贾绍凤, 1994; 陆中臣等, 2003),但也有研究认为受水沙条件影响,整个下游的河床以非同步抬升方式进行(周文浩等, 1983; 潘贤娣等, 2006)。还有研究认为,1987-1997年间,黄河下游纵剖面有向“S型”发展的趋势(王兆印等, 2006),水沙过程的变异导致黄河下游上下河段河床调整不一致是剖面形态发生转变的根本原因(许炯心, 2001; 梁志勇等, 2004; 王兆印等, 2006)。夏军强等(2008)利用三次曲线拟合法图绘了1855年以来4个时期的黄河下游主槽比降图,四条剖面线在小浪底下游大约500 km处相交,并认为这可能与河口河道不断向海延伸有关。
受不同时期水沙条件的影响,游荡性河道河床纵向冲淤也具有阶段性。三门峡水库1960年蓄水拦沙运行期(1960年9月-1962年3月),黄河下游河段发生严重冲刷,其中游荡河段(花园口—高村)的冲刷量占整个下游冲刷量的40%(潘贤娣等, 2006)。从1965年直到1999年小浪底水库运行前,游荡段总体呈淤积态势。持续淤积可能主要与不利于输沙的水沙条件有关(潘贤娣等, 2006)。然而,受河道整治和水沙条件改变的影响,河床抬升速率在不同时期存在较明显的差异,1962-1970年,游荡段河床抬升速率最快,1986-2000年,抬升较为缓慢(Ma et al, 2012)。小浪底水库调水调沙运行后,清水下泄导致游荡段发生冲刷,与1999年相比,2010年高村以上河段同流量水位下降1.82~2.05 m(万占伟等, 2012)。但冲刷效率沿程递减,花园口—夹河滩河段冲刷明显大于夹河滩—高村河段(Chu, 2014; 尚红霞等, 2015)。分析表明,游荡性河段河道形态调整受水沙条件影响最为密切,不利的水沙条件是黄河下游河床持续淤高的主要原因(潘贤娣等, 2006; Chu, 2014)。目前,游荡段发生沿程冲刷,河道形态趋于稳定,主要是由于小浪底水库下泄特定的水沙过程。
为了精确、直观地揭示游荡性河床的演变规律,预测河道演变趋势,物理模型试验、数值模拟和3S技术也广泛应用于游荡性河床演变研究中,并取得了丰硕成果。
河工模型实验是除实测资料分析之外最常用的一种研究手段。由于其具有可重现历史状况、弥补和扩充测验资料和进行多方案对比等优点,在游荡性河道理论研究(张红武等, 1996; 王明甫等, 2000)、河道整治(江恩惠, 2000; 齐璞等, 2011)及物理模型设计(王光谦等, 2005)等方面得到了广泛应用。但由于泥沙理论尚待完善,物理模型设计中还存在的模型相似、加沙和比尺等问题,仍有待进一步深化和完善(王光谦等, 2005)。
数值模拟是分析不同水沙运行条件及边界条件下,游荡性河道河势演化(黄金池等, 1999; 张红武等, 2009; 钟德钰等, 2009)、纵向冲淤(孙东坡等, 2014; 夏军强等, 2015)及洪水演进过程(夏军强, 王光谦, 张红武, 2003; 孙东坡等, 2009; 张防修等, 2014)。目前,使用一维及二维泥沙数值模型模拟河床纵向变形已较为成熟,但由于游荡性河道边界条件复杂,横向变形强烈,因此许多学者致力于分析滩岸崩退、河道横向输沙等条件下,能同时反映游荡性河道横向和纵向演变的数值模拟技术(夏军强, 王光谦, 吴保生, 2003, 2004; 钟德钰等, 2009)。然而由于泥沙问题的复杂性,再加上数值模拟同时涉及计算水动力学、泥沙运动力学和河床演变学,而游荡性河段中关于这些基本学科的物理机理仍不甚明确,因此,还有许多问题仍待解决(夏军强等, 2004; 张明进等, 2011)。
3S技术在游荡性河道平面形态研究方面具有较多优势,已取得了一系列的研究成果(刘学工等, 2012),而其在研究河道断面形态方面仍处于尝试阶段(刘学工等, 2008)。例如,陆中臣等(2000)通过将航片与水文观测资料进行对比分析的方式,对黄河下游游荡段河道平面形态及其变化趋势进行了预测;李云驹等(2009)借助遥感和GIS技术,对河道治理后游荡段河势演变过程进行了研究;韩琳等(2010)对游荡段的藕节状演变特征进行了遥感监测,并对其与来水来沙条件及河道边界条件之间的相关关系进行了探讨;刘学工等(2008)根据基于遥感影像建立的河相系数分析河道冲淤程度,尝试对黄河下游游荡段河道稳定性进行定量化,但这一结果的可靠性仍需要进一步验证。
对于黄河下游游荡性河道,钱宁等(1965)将河床的持续堆积抬高和边界的不受约束作为其形成的根本原因,而将洪峰的暴涨猛落、泥沙易冲易淤、含沙量变化幅度大等则作为加剧河道游荡强度的辅助因素。谢鉴衡(1982)将游荡性河道主流摆动归因于河床堆积抬高、洪水拉滩和沙滩移动3个主要因素。事实上,河道比降调整过程比较缓慢,河道边界稳定性的变异也较小,两者在一定时间内具有相对稳定特性,而河道来水来沙状况对流域状况和人类活动等因素则极为敏感,特别是对这些因素的季节性及年际变化(Nilsson, 1976; 韩其为, 2003; 王光谦, 2007)。因此,剧烈的来水来沙条件是引发游荡性河床形态调整的主动因素,对这一河型的形成与演变具有决定性作用(尹学良, 1993; 吴保生等, 2003)。当水沙条件发生显著改变后,游荡性河道有可能会发生河型转化(王卫红等, 2012)。
对于辫状河型而言,早期研究认为,比降决定着辫状河道的形成,一定的水沙条件下,辫状河型往往与陡的河道比降相关(Leopold et al, 1957; Schumm, 1985)。还有研究将辫状河道的形成与上游来沙量及泥沙特性联系起来,如含沙量过高和推移质等(Carson, 1984; Paola, 2001)。强烈的推移质淤积可能会导致河道中形成大片心滩,从而迫使水流沿心滩分汊,形成辫状河道(Ashmore, 1991, 2013)。近些年来,植被对河型的影响受到广泛关注(Millar, 2000; Gurnell, 2014)。植被主要是通过影响滩岸的稳定性来影响河型(Coulthard, 2005; Tal et al, 2010)。植被发育稀少的河岸,其抗冲性和对水流的约束性越差,越容易发育辫状河型。最近,Ashmore(2013)认为辫状河流发育于高能量,河床粗糙且植被较少发育的环境中。Surian(2015)认为当河道存在非粘性物质、来沙过多和横向不受约束或约束很小时,就会形成辫状河道。综合来看,辫状河型的形成受到河道比降、水沙条件、边界条件和植被等众多因素的影响,但何种因素是辫状河型形成的主要因素还有待进一步研究。
黄河下游游荡性河道演变的典型特征主要有：①河身顺直,河道平面形态散乱且变形强烈。河道弯曲系数低,高村以上游荡段内弯曲系数仅为1.15左右;水流冲刷心滩或沿心滩分汊,形成多股水流,且不断汇合与重新分汊,造成河道主流迁徙不定。由于抗冲性节点的存在,游荡段河宽沿程宽窄相间,形成扩张段和收缩段交替分布的藕节状形态。②河道过水断面宽浅,主槽摆动强烈。1977年7月8日,宽深比高达3074(钱宁等, 1987),2013年汛后,花园口—夹河滩河段河槽平均宽深比也有391.52(尚红霞等, 2015)。游荡段主槽摆动在年内存在季节性差异。汛期摆动强度大于非汛期,而且摆动速度快。1954年8月的洪水中,柳园口主槽一昼夜来回摆动达6 km之多(钱宁等, 1965)。2000-2008年花园口—夹河滩河段主流摆幅降低到345 m(陈建国等, 2012)。③纵向淤积强烈。黄河下游长期处于淤积抬升状态,特别是游荡性河段,在三门峡水库建成前(1952-1960年),该段淤积量甚至占到整个下游淤积量的90%(钱宁等, 1987)。三门峡水库蓄清排浑调水调沙运行期间(1985年10月-1999年10月),游荡段(花园口—高村)全断面淤积占下游比例下降至约17.49%(潘贤娣等, 2006)。④心滩广泛发育。心滩外形极不规则,上端较高,下端较低,并缓缓没入水中;受洪水作用发生冲淤演变,洪水来时心滩遭受切割分为破碎的几块,洪水消退后泥沙落淤又使其发展成较大的沙洲或与岸边相接,形成河漫滩;心滩位置不固定,且不断向下游移动,移动速度可达24.4 m/d(钱宁等, 1965)。心滩物质组成以粉砂和细砂为主,且由于形状及位置均不固定,植被尚没得到发育。
①Sv代表河谷坡度,Sfmin代表河流输送泥沙所需的最小坡度。
辫状河流最早是指多股河道不断汇合及分开的河道形态(Lane, 1957; Leopold et al, 1957),是多流路河道的总称。此后,众多研究根据河道形态与流量之间的关系、微地貌特征、河道平面形态特征和植被状况对辫状河型给出了限定(Rust, 1978; Brice, 1984; Schumm, 1985; Miall, 1996; Nanson et al, 1996)。有研究注意到在平滩等大流量条件下,辫状河道心滩被淹没,河道呈现出单流路河道特征(Chitale, 1970; Kellerhals et al, 1976; Thorne et al, 1993)。Ashmore(1991)认为,辫状河道是水流或推移质沿河床不活跃部分的一种独特分汊,不是心滩表面简单的分合,与心滩是否出露水面没有必然联系。此后的许多研究也认为其属于不稳定的多流路河型(Eaton et al, 2010; Ashmore, 2013; Surian, 2015)。还有研究将辫状河道分为心滩辫状和岛屿辫状2种(Schumm, 1985; Gurnell et al, 2000; Carling et al, 2014),且Carling等(2014)认为前者属于单流路河型,后者属于多流路河型。
通过对2种河型的典型特征进行对比可以发现,中国研究者对游荡性河道的形态特征及河床演变规律认识较为清晰,将其视为不稳定的多流路河型。而辫状河道自Leopold等(1957)提出至今,其典型河道形态特征在不同时期也不尽相同。有些研究将辫状河流视为不稳定河流系统的代名词。也有研究认为心滩辫状是单流路河型,并用岛屿辫状来描述较为稳定的河流系统(Carling et al, 2014)。因此,国外研究者对于辫状河道的河型属性还存有争议。
泥沙过多是辫状河道和黄河下游游荡性河道形成的重要原因(钱宁等, 1965; Carson, 1984; Surian, 2015)。对于辫状河道而言,有研究认为,辫状河型与河流变化的推移质输沙量有关,过多的推移质是辫状河道形成的重要因素(Paola, 2001; Mueller et al, 2014)。而黄河下游游荡性河道的泥沙输移以悬移质为主,推移质所占比例一般不到10%(钱宁等, 1965; 龙毓骞等, 2002)。根据钱宁(1965)于20世纪60年代对黄河下游游荡段秦厂一带泥沙输移的测算,冲泻质在悬移质中所占比例达60%,泥沙输移存在典型的“多来多排”现象。可见,从河道泥沙特性来看,两者确实存在较显著的差别。
就河道型态形成过程而言,有学者注意到辫状河道的形成并非是整个河段同时形成,而是通过部分活动河道的不断迁移变化逐步达到的(Ashmore, 2001; Bertoldi et al, 2009; Egozi et al, 2009)。在黄河下游游荡性河段内,河道演变一般遵循“大水趋中,小水作弯”的演变规律。虽然小水期内河道平面形态亦缓慢发生改变,但由于局部水力因素的改变,在很短的时间内,河道即可发生大规模的冲淤变化,河道外形甚至面目全非。因此河床变形呈现强度大、变形速度快、影响距离深远的特性(钱宁等, 1965)。游荡性河段形态对洪水的响应更加敏感、迅速,一次大流量来水即可使其外形发生完全改观。大幅度、高频率的河槽横向摆动更是游荡性河流演变过程中的一个突出特点(钱宁等, 1965)。
泥沙过多是黄河下游游荡性河道形成的重要原因。当河道来沙量过多,超过河道最大输沙能力时,河道发生淤积不可避免,河床随之抬高,在淤积发展到一定程度时,水流发生游荡。在上游来水来沙条件相对稳定、河道没有大范围决口的情况下,河道通过水流游荡获取的能量十分有限,因此河道会呈现出游荡的特性并得以长时期保持。坡度过陡是辫状河道形成的重要因素。当河谷坡度相对较陡时,河流存在多余能量,水流将通过多种方式不断和外界进行能量交换,消耗多余能量,使得河道达到动态平衡(Huang et al, 2007; Nanson et al, 2008)。与泥沙过多形成的河型相比,该类河道上形成的河型极为稳定。
国际上许多针对河型成因的研究表明,泥沙过多或者河谷坡度过陡(Leopold et al, 1957; Parker, 1976; Chang, 1979b; Wang et al, 1989; Knighton, 1998; Millar, 2000; Surian, 2015)均可导致辫状河道的形成。根据上段分析可知,从能量消耗原理来看,该两种成因下所形成的河型的稳定性会有很大的差别。泥沙过多形成的辫状河型,由于其河谷坡度远小于输沙所需的最小能坡(Sv<<Sfmin),河流无法达到输沙平衡,河道淤积不可避免,属非平衡河流系统。而河流坡度过陡形成的河型(Sv>>Sfmin),水流能够消耗多余能量来达到动态平衡,因而河道形态可维持长期稳定。因此,辫状河型与游荡河型的能量消耗机理与特征有很大的不同。
以中国黄河下游游荡性河道为典型案例,对游荡型河流的时空演变特征、影响因素和形成机理等方面的研究进行了系统梳理,从定义、成因、特征、河道形成过程和河流能量消耗的角度,将游荡性河型与传统的辫状河型进行了对比分析,得到以下主要启示：
(1) 多流路河流的分类问题一直是河型分类研究中争议的焦点,其中黄河下游游荡性河道多作为争议的案例。游荡性河流作为一种独特的河型已为国内大多数学者所认可,而辫状河型源于传统的国外分类方案,两者的分类标准有很大的差别,前者能够反映河流的运动特性,而后者则偏重于考虑河道的平面形态特征。
(2) 游荡性河道是一种重要的河型。中国学者对于黄河下游游荡性河道河床演变特征及规律已取得大量研究成果,然而目前对黄河下游游荡性河道的自动调整机理的认识还需进一步深化。
(3) 黄河下游游荡性河道与辫状河型在定义、成因、典型特征、形成过程、泥沙输移特性及能量消耗机理等方面存在较明显差异。因此有必要对游荡性河道和辫状河道的异同性进行深入系统分析。
(4) 从河流发育的能量机理方面来看,游荡性河流主要产生于能量小于输沙所需的环境,河道因而大多不稳定,是一种典型的非平衡态河流系统。辫状河型既包括了能量较多、形态稳定的动态平衡河流系统,也包括能量较小、形态多变的非平衡河流系统。黄河下游游荡性河段长期以来一直承受极为严重的泥沙淤积,水流流路摆动极为频繁,是最为典型的非平衡河流系统。
河型分类是一项极其复杂且艰巨的工作。特别是对于游荡性河道而言,既要深刻理解其形成的独特性及河流演变规律,又必须准确把握国内外河型分类体系及其发展趋势。从目前的研究来看,还有一些问题有待深入研究：①系统评价游荡性河道与辫状河道的异同性。游荡性河道和辫状河道是国内外学者基于不同分类标准而形成的河型,从前文对两者的分析来看,两者在许多方面确实存在显著差别。如何对这两种河型进行系统评价,对于准确理解河型分类体系及河型演化规律至关重要。②重视河型形成的内在机理。平面形态相似的两种河型,其形成的地貌动力学过程可能并不相同。因此探究河型形成过程中各因素相互作用的内在机理对于更好地进行河型分类非常重要。③能量理论的发展及深化。基于能量原理的河流动力地貌学理论的发展,特别是对非平衡河流演变机理的认识,能为更精准的河型分类提供坚实的理论支撑,但目前对这一机理的认识还很不成熟,需要进一步的深化研究和广泛的实践检验。
The authors have declared that no competing interests exist.
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小浪底水库运用十年黄河下游河道的再造床 [J].
天然河流上游修建大型水利枢纽后,必将引起水库下游河道的再造床。黄河小浪底水库自1999年10月下旬下闸蓄水以来,已运行十年有余。本文通过实测资料的分析,从河道的冲刷和河道的平面形态变化两方面来阐明小浪底水库拦沙运用十年来水库淤积及下游河道的再造床过程及其特点,为小浪底水库进一步水沙调控提供借鉴,也丰富了多泥沙河流兴建大型水库以后下游河道河床演变学科的内涵。
Channel re-establishment of the lower Yellow River in ten years operation of Xiaolangdi Reservoir [J].
天然河流上游修建大型水利枢纽后,必将引起水库下游河道的再造床。黄河小浪底水库自1999年10月下旬下闸蓄水以来,已运行十年有余。本文通过实测资料的分析,从河道的冲刷和河道的平面形态变化两方面来阐明小浪底水库拦沙运用十年来水库淤积及下游河道的再造床过程及其特点,为小浪底水库进一步水沙调控提供借鉴,也丰富了多泥沙河流兴建大型水库以后下游河道河床演变学科的内涵。
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黄河小浪底水库拦沙后期运用方式的思考与建议 [J].https://doi.org/10.13243/j.cnki.slxb.20140767 URL 摘要
小浪底水库于1999年10月下旬下闸蓄水，2007年起进入拦沙后期。水库的运用方式，对于延长水库寿命，确保黄河下游防洪减淤，至关重要。本文基于三门峡水库数十年的运用经验，指出“拦粗排细”只有在水库淤积状态下出现，水库冲刷则可能出现“拦细排粗”或“粗细俱下、粗沙略多”的情况，评述了拟定的小浪底水库拦沙后期的运用方式，提出了水库运用应从“拦沙减淤”向“调沙减淤”转变的水库合理运用的基本原则和调整黄河中游大型水库的目的任务以确保黄河下游长治久安的建议。
Ponderations and suggestions on operation mode of Xiaolangdi Reservoir in its second stage of sediment retaining [J].https://doi.org/10.13243/j.cnki.slxb.20140767 URL 摘要
小浪底水库于1999年10月下旬下闸蓄水，2007年起进入拦沙后期。水库的运用方式，对于延长水库寿命，确保黄河下游防洪减淤，至关重要。本文基于三门峡水库数十年的运用经验，指出“拦粗排细”只有在水库淤积状态下出现，水库冲刷则可能出现“拦细排粗”或“粗细俱下、粗沙略多”的情况，评述了拟定的小浪底水库拦沙后期的运用方式，提出了水库运用应从“拦沙减淤”向“调沙减淤”转变的水库合理运用的基本原则和调整黄河中游大型水库的目的任务以确保黄河下游长治久安的建议。
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河型分析及其在河道整治上的应用 [J].URL 摘要
从河道平面外形的不同,河道可划分为江心洲河型、弯曲河型和摆动三类河型。本文主要研究水文泥沙两个因素对各种河型形成的影响。首先研究江心洲两股叉道的并存及稳定和滩面上升及滩槽高差增加两个問題。經过分析获得:ρ_0/ρ_ρ≤1表示两股叉道并存及稳定的条件;C_v較小,表示滩面上升及滩槽高差增加的条件。而弯曲河型恰恰不需要两股叉道并存而要求一般叉道淤塞的条件(即ρ_0/ρ_ρ1),同时弯曲河型同样需要滩面上升及滩槽高差不断增加的条件(即C_v較小)。而摆动河型,既不是两股叉道并存和稳定,又不是滩槽高差不断增加,只是滩面不断上升,因此摆动河型的水文、泥沙条件是:ρ_0/ρ_ρ(?)1,和C_v較大。 許
Hexing fenxi jiqi zai hedao zhengzhi shang de yingyong [J].URL 摘要
从河道平面外形的不同,河道可划分为江心洲河型、弯曲河型和摆动三类河型。本文主要研究水文泥沙两个因素对各种河型形成的影响。首先研究江心洲两股叉道的并存及稳定和滩面上升及滩槽高差增加两个問題。經过分析获得:ρ_0/ρ_ρ≤1表示两股叉道并存及稳定的条件;C_v較小,表示滩面上升及滩槽高差增加的条件。而弯曲河型恰恰不需要两股叉道并存而要求一般叉道淤塞的条件(即ρ_0/ρ_ρ1),同时弯曲河型同样需要滩面上升及滩槽高差不断增加的条件(即C_v較小)。而摆动河型,既不是两股叉道并存和稳定,又不是滩槽高差不断增加,只是滩面不断上升,因此摆动河型的水文、泥沙条件是:ρ_0/ρ_ρ(?)1,和C_v較大。 許
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黄河下游河道藕节形态特征遥感监测研究 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2010.10.010 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游铁谢至高村河段多有藕 节形态河道分布,河势变化剧烈,是黄河防洪的重点河段。利用2002—2008年河势遥感监测影像,探讨了花园镇—赵沟河段藕节形态河道特征与来水来沙条 件及河道边界条件之间的关系。监测结果表明:低水期间该河段河心洲发育,河汊众多,水流散乱;中等洪水期间藕节形态明显,河势相对稳定;藕节处受河道两岸 边界条件制约形成束水,平面形态特征在低水期和中等洪水期间无明显变化。
Study on characteristics of loins-root-joint shape channel of the lower Yellow River through remote sensing [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2010.10.010 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游铁谢至高村河段多有藕 节形态河道分布,河势变化剧烈,是黄河防洪的重点河段。利用2002—2008年河势遥感监测影像,探讨了花园镇—赵沟河段藕节形态河道特征与来水来沙条 件及河道边界条件之间的关系。监测结果表明:低水期间该河段河心洲发育,河汊众多,水流散乱;中等洪水期间藕节形态明显,河势相对稳定;藕节处受河道两岸 边界条件制约形成束水,平面形态特征在低水期和中等洪水期间无明显变化。
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水沙变异条件下黄河下游河道横断面形态特征研究 [J].Studies on the features of cross section’s profile in lower Yellow River under the conditions of variable incoming water and sediment [J]. |
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黄河下游河床平面变形模拟研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0559-9350.1999.02.003 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游河道以游荡多变著称,河床演变具有典型的平面二维特征, 本文分析了黄河下游河床横向变形的基本模式,认为河床的横向变形是由泥沙的侧向冲刷和河岸淘蚀综合作用的结果,数学模型中可通过这两种现象的分别模拟反映 实际河岸的横向变化.引进土力学中有关河岸力学平衡的基本关系,结合河床演变计算的特点在数值方法上适当简化,提出了黄河下游河床横向变形的数值模拟方 法,采用反映高含沙水流流动特性的基本方程组,用1977年典型高含沙水流洪水过程检验了模型计算多种含沙水流过程的适应性和模拟河床横向变形的可靠性.
Numerical simulation of riverbed horizontal variation for the lower reaches of Yellow River [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0559-9350.1999.02.003 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游河道以游荡多变著称,河床演变具有典型的平面二维特征, 本文分析了黄河下游河床横向变形的基本模式,认为河床的横向变形是由泥沙的侧向冲刷和河岸淘蚀综合作用的结果,数学模型中可通过这两种现象的分别模拟反映 实际河岸的横向变化.引进土力学中有关河岸力学平衡的基本关系,结合河床演变计算的特点在数值方法上适当简化,提出了黄河下游河床横向变形的数值模拟方 法,采用反映高含沙水流流动特性的基本方程组,用1977年典型高含沙水流洪水过程检验了模型计算多种含沙水流过程的适应性和模拟河床横向变形的可靠性.
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黄河下游河流纵剖面平行抬升的统计检验 [J].
河流纵剖面变化可视为随机过程,它既包括趋势成分,又包括周期成分和随机成分。以前用一时段内的纵剖面升降分布来判断是否具有趋势性平行抬升的方法存在问题。因为这种时段纵剖面升降分布所包含的随机成分很大,不能用以直接判断纵剖面的趋势变化特征。对黄河下游纵剖面的趋势变化比随机变化低两个数量级的情况,更是如此。获得纵剖面趋势变化特征信息的好方法是滑动平均。另外,还可以用统计学方法进行检验。如果纵剖面确为平行抬升;则应有下列结论成立:1)各断面多年平均水位升高值(或河床升高值)相等;2)任意两断面间的高程差都为常数。本文对此进行了统计检验,并得出了在一定的精度要求内,黄河下游河流纵剖面确有平行抬升的趋势的结论。
On the statistical test of the parallel raising of the profile of the lower reach Yellow River [J].
河流纵剖面变化可视为随机过程,它既包括趋势成分,又包括周期成分和随机成分。以前用一时段内的纵剖面升降分布来判断是否具有趋势性平行抬升的方法存在问题。因为这种时段纵剖面升降分布所包含的随机成分很大,不能用以直接判断纵剖面的趋势变化特征。对黄河下游纵剖面的趋势变化比随机变化低两个数量级的情况,更是如此。获得纵剖面趋势变化特征信息的好方法是滑动平均。另外,还可以用统计学方法进行检验。如果纵剖面确为平行抬升;则应有下列结论成立:1)各断面多年平均水位升高值(或河床升高值)相等;2)任意两断面间的高程差都为常数。本文对此进行了统计检验,并得出了在一定的精度要求内,黄河下游河流纵剖面确有平行抬升的趋势的结论。
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黄河下游游荡性河道整治模型试验研究 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2000.09.009 URL [本文引用: 1] 摘要
系统介绍了黄河水利科学研究院近年来利用河工模型开展黄河下游游荡性河道演变、河道整治及其 有关问题的研究成果，综合分析了黄河下游游荡性河段河道整治工程适应性，河道演变规律及历次河道整治规划治导线的检验与修订试验成果。通过对游荡性河段河 道整治工程设计有关问题的探讨，指出河道整治设计流量以选取４０００ｍ＾３／ｓ为宜；东坝头以上河段河道整治河宽可降为１０００ｍ、东坝头以下可降为 ８００ｍ，潜坝过水后应计入或部
Huanghe xiayou youdangxing hedao zhengzhi moxing shiyan yanjiu [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2000.09.009 URL [本文引用: 1] 摘要
系统介绍了黄河水利科学研究院近年来利用河工模型开展黄河下游游荡性河道演变、河道整治及其 有关问题的研究成果，综合分析了黄河下游游荡性河段河道整治工程适应性，河道演变规律及历次河道整治规划治导线的检验与修订试验成果。通过对游荡性河段河 道整治工程设计有关问题的探讨，指出河道整治设计流量以选取４０００ｍ＾３／ｓ为宜；东坝头以上河段河道整治河宽可降为１０００ｍ、东坝头以下可降为 ８００ｍ，潜坝过水后应计入或部
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小浪底水库运用后黄河下游游荡性河段深泓演变趋势分析 [J].https://doi.org/10.1007/BF02948846 URL [本文引用: 1] 摘要
本文供助地貌类比方法及时空复杂响应,采用深泓指数及河床起伏度,分析了三门峡水库运用后(1960-1964年)黄河下游游荡段的深泓演变情况.预测了小浪底水库修建后,清水下泄运用阶段时,下游游荡性河段将:(1)沿程深泓基本保持居中偏右趋势,(2)深泓位移具有时空复杂响应过程,(3)游荡程度降低,局部河段暂时向微弯发展.因此,必须采用"指导主溜,稳定险工",才能维护良性微弯河势,遏制回返向恶性游荡发展.
Analysis of thalweg evolution tendency of the wandering reach in the lower Yellow River after Xiaolangdi Reservoir operation [J].https://doi.org/10.1007/BF02948846 URL [本文引用: 1] 摘要
本文供助地貌类比方法及时空复杂响应,采用深泓指数及河床起伏度,分析了三门峡水库运用后(1960-1964年)黄河下游游荡段的深泓演变情况.预测了小浪底水库修建后,清水下泄运用阶段时,下游游荡性河段将:(1)沿程深泓基本保持居中偏右趋势,(2)深泓位移具有时空复杂响应过程,(3)游荡程度降低,局部河段暂时向微弯发展.因此,必须采用"指导主溜,稳定险工",才能维护良性微弯河势,遏制回返向恶性游荡发展.
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黄河干流控制性梯级水库联合运行对下游水文情势的影响 [J].
为评价黄河干流控制性梯级水库联合运行对下游水文情势的改变程度,根据花园口水文站1949-2010年的日径流资料,在水文改变指标体系(IHA)的基础上,采用变异范围法(RVA),定量分析了不同梯级水库联合运行前后,黄河下游水文情势变化情况及改变程度.分析结果表明:①梯级水库联合运行后,黄河下游的水文情势发生了高度改变,且改变度随着水库联合运行数量的增加而增强;②刘家峡和三门峡二库运行阶段,水文情势改变度为68.92％;刘家峡、龙羊峡和三门峡三库运行阶段,改变度为73.21％;龙羊峡、刘家峡、三门峡和小浪底四库运行阶段,改变度为87％;③不同水库联合运行对黄河下游生态水文特征的影响差异较大,尤其是四库联合调度后,汛期流量剧减,低流量频繁出现,致使河道的生物量和多样性急剧下降,严重危害河流生态健康.
Impact of controlling cascade reservoir joint operation on hydrologic regimes in the lower Yellow River [J].
为评价黄河干流控制性梯级水库联合运行对下游水文情势的改变程度,根据花园口水文站1949-2010年的日径流资料,在水文改变指标体系(IHA)的基础上,采用变异范围法(RVA),定量分析了不同梯级水库联合运行前后,黄河下游水文情势变化情况及改变程度.分析结果表明:①梯级水库联合运行后,黄河下游的水文情势发生了高度改变,且改变度随着水库联合运行数量的增加而增强;②刘家峡和三门峡二库运行阶段,水文情势改变度为68.92％;刘家峡、龙羊峡和三门峡三库运行阶段,改变度为73.21％;龙羊峡、刘家峡、三门峡和小浪底四库运行阶段,改变度为87％;③不同水库联合运行对黄河下游生态水文特征的影响差异较大,尤其是四库联合调度后,汛期流量剧减,低流量频繁出现,致使河道的生物量和多样性急剧下降,严重危害河流生态健康.
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近期黄河下游游荡段滩岸崩退过程及特点 [J].https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2015.04.008 URL [本文引用: 2] 摘要
小浪底水库运行后,黄河下游游 荡段河床冲刷剧烈,滩岸崩退过程较为显著。估算典型断面的滩岸崩退过程,不仅有助于全面掌握该河段的河床演变规律,同时也能为河道整治及规划等提供相关参 数。以1999—2013年游荡段典型断面(水文断面及淤积断面)汛后实测地形资料为基础,确定了这些断面平滩河宽的调整过程,发现多年平均崩退速率最大 达215 m/a;分析了影响滩岸崩退过程的不同因素,发现滩岸土体组成及力学特性、滩槽高差等因素虽对崩退过程有一定影响,但来水来沙条件是主要影响因素;分别建 立了游荡段水文断面及淤积断面滩岸累计崩退宽度与前期5年平均汛期水流冲刷强度之间的经验关系,相关系数都在0.85以上。公式计算值与实测值吻合较好, 可用来估算游荡段典型断面滩岸的崩退过程。
Recent bank retreat processes and characteristics in the braided reach of the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2015.04.008 URL [本文引用: 2] 摘要
小浪底水库运行后,黄河下游游 荡段河床冲刷剧烈,滩岸崩退过程较为显著。估算典型断面的滩岸崩退过程,不仅有助于全面掌握该河段的河床演变规律,同时也能为河道整治及规划等提供相关参 数。以1999—2013年游荡段典型断面(水文断面及淤积断面)汛后实测地形资料为基础,确定了这些断面平滩河宽的调整过程,发现多年平均崩退速率最大 达215 m/a;分析了影响滩岸崩退过程的不同因素,发现滩岸土体组成及力学特性、滩槽高差等因素虽对崩退过程有一定影响,但来水来沙条件是主要影响因素;分别建 立了游荡段水文断面及淤积断面滩岸累计崩退宽度与前期5年平均汛期水流冲刷强度之间的经验关系,相关系数都在0.85以上。公式计算值与实测值吻合较好, 可用来估算游荡段典型断面滩岸的崩退过程。
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黄河下游水沙突变特征分析 [J].Study on runoff and sediment process variation in the lower Yellow River [J]. |
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黄河下游游荡段持续淤积及冲刷时平滩河槽形态调整规律 [J].https://doi.org/10.15961/j.jsuese.2015.01.014 URL [本文引用: 1] 摘要
自1986年以来,由于上游来水来沙量不同程度的减少及小浪底水库的运用,进入黄河下游的水沙条件发生了较大变化。下游河道分别经历了持续淤积和持续冲刷的过程,其平滩河槽形态调整较为显著,尤其在游荡段。利用1986—2012年汛后实测淤积断面资料,统计了各年游荡段汛后28个断面的平滩河槽形态参数(平滩河宽、水深及面积等)。然后,采用基于对数转换的几何平均结合断面间距加权平均的方法,计算了基于河段尺度的游荡段平滩河槽形态,并分析了这些参数的变化规律。计算结果表明:河段平滩河槽形态的调整与汛期及非汛期水沙条件都密切相关,且能与前期4年平均的汛期及非汛期的流量及来沙系数建立经验函数关系。该关系式可反映出流量、来沙系数对平滩河槽形态各参数的不同影响,并有较高的相关系数。
Variation in bankfull channel geometry in the LYR undergoing continuous aggradation and degradation [J].https://doi.org/10.15961/j.jsuese.2015.01.014 URL [本文引用: 1] 摘要
自1986年以来,由于上游来水来沙量不同程度的减少及小浪底水库的运用,进入黄河下游的水沙条件发生了较大变化。下游河道分别经历了持续淤积和持续冲刷的过程,其平滩河槽形态调整较为显著,尤其在游荡段。利用1986—2012年汛后实测淤积断面资料,统计了各年游荡段汛后28个断面的平滩河槽形态参数(平滩河宽、水深及面积等)。然后,采用基于对数转换的几何平均结合断面间距加权平均的方法,计算了基于河段尺度的游荡段平滩河槽形态,并分析了这些参数的变化规律。计算结果表明:河段平滩河槽形态的调整与汛期及非汛期水沙条件都密切相关,且能与前期4年平均的汛期及非汛期的流量及来沙系数建立经验函数关系。该关系式可反映出流量、来沙系数对平滩河槽形态各参数的不同影响,并有较高的相关系数。
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近期黄河下游游荡段平滩河槽形态变化计算 [J].
小浪底水库运用后黄河下游河床持续冲刷,其平滩河槽形态发生了显著变化,尤其在游荡段。而游荡段的断面形态沿程变化较大,因此需要采用基于河段尺度的特征变量来描述整个游荡段的平滩河槽形态变化。本文应用了基于河段尺度的平滩河槽形态参数(平滩河宽、水深及面积等)的计算方法,该方法以各断面的这些参数计算为基础,同时考虑了基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均的计算。然后利用近10多年来下游游荡段的实测大断面资料,计算了汛后各断面及河段尺度的平滩河槽形态参数。计算结果表明小浪底水库运用后,游荡段主槽形态调整中尽管横向展宽过程较为突出,但仍以冲刷下切为主。最后建立了河段尺度的平滩河槽形态参数与下游4年平均的汛期流量及来沙系数的关系式,在一定条件下可预测游荡段平滩河槽形态变化情况。
Recent variations of reach-scale bankfull channel geometry in the braided reach of lower Yellow River [J].
小浪底水库运用后黄河下游河床持续冲刷,其平滩河槽形态发生了显著变化,尤其在游荡段。而游荡段的断面形态沿程变化较大,因此需要采用基于河段尺度的特征变量来描述整个游荡段的平滩河槽形态变化。本文应用了基于河段尺度的平滩河槽形态参数(平滩河宽、水深及面积等)的计算方法,该方法以各断面的这些参数计算为基础,同时考虑了基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均的计算。然后利用近10多年来下游游荡段的实测大断面资料,计算了汛后各断面及河段尺度的平滩河槽形态参数。计算结果表明小浪底水库运用后,游荡段主槽形态调整中尽管横向展宽过程较为突出,但仍以冲刷下切为主。最后建立了河段尺度的平滩河槽形态参数与下游4年平均的汛期流量及来沙系数的关系式,在一定条件下可预测游荡段平滩河槽形态变化情况。
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基于RS与GIS的黄河下游河势演变分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2009.04.010 URL 摘要
利用黄河下游多年的遥感影像及水文资料,在GIS平台的支持下, 通过黄河水面、河心滩、主流线、低滩、控导工程等信息的提取,对12年来黄河下游河势演变的特点进行了研究和分析,并对近年来黄河下游河道治理的效果进行 了综合评价.研究结果表明:黄河下游游荡型河段缩短;主流线摆动幅度减小,主流线长度增加,曲率增大;主槽的面积大幅度减小,中水河槽平均宽度显著减小.
Jiyu RS yu GIS de Huanghe xiayou heshi yanbian fenxi [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2009.04.010 URL 摘要
利用黄河下游多年的遥感影像及水文资料,在GIS平台的支持下, 通过黄河水面、河心滩、主流线、低滩、控导工程等信息的提取,对12年来黄河下游河势演变的特点进行了研究和分析,并对近年来黄河下游河道治理的效果进行 了综合评价.研究结果表明:黄河下游游荡型河段缩短;主流线摆动幅度减小,主流线长度增加,曲率增大;主槽的面积大幅度减小,中水河槽平均宽度显著减小.
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从水沙条件探讨黄河下游上下河段冲淤调整关系 [J].
在以往对黄河下游河道上段(高村以上)和下段(高村到利津)冲淤调整关系研究的基础上,通过1960～1999年422场次洪水资料的统计分析,按三门峡水库不同运用期分析了上下段的冲淤关系,建立了上下段排沙比与水沙系数的关系,认为上下段冲淤关系随水沙搭配条件而变:水流严重不饱和时上下段冲淤性质一致;轻度不饱和情况下上下段冲淤性质相反;水沙搭配基本平衡时上下段冲淤变化不大.根据上下段冲淤临界水沙系数关系绘制了上下段冲淤关系图,并首次按三黑小(三门峡、黑石关、小董三站)水沙搭配进行了定量分区:上冲下淤、上淤下冲、上下皆冲和上下皆淤区.
Investigation on the sedimentation relation between the upper and lower reaches from the flow-sediment combination in the lower Yellow River [J].
在以往对黄河下游河道上段(高村以上)和下段(高村到利津)冲淤调整关系研究的基础上,通过1960～1999年422场次洪水资料的统计分析,按三门峡水库不同运用期分析了上下段的冲淤关系,建立了上下段排沙比与水沙系数的关系,认为上下段冲淤关系随水沙搭配条件而变:水流严重不饱和时上下段冲淤性质一致;轻度不饱和情况下上下段冲淤性质相反;水沙搭配基本平衡时上下段冲淤变化不大.根据上下段冲淤临界水沙系数关系绘制了上下段冲淤关系图,并首次按三黑小(三门峡、黑石关、小董三站)水沙搭配进行了定量分区:上冲下淤、上淤下冲、上下皆冲和上下皆淤区.
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黄河下游平滩河槽形态与水沙搭配之关系 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-1243.2005.06.015 URL [本文引用: 2] 摘要
概括总结了对黄河下游断面几何 特征与水沙关系(断面河相关系)的研究现状,基于“记忆”效应提出了几何特征与前期水沙的公式,利用1969~1996年水沙资料以及1973~1996 年花园口~利津河段统测断面资料进行了统计分析,建立了花园口~高村、高村~艾山、艾山~利津河段平滩几何特征与前期水沙参数的(沿程河相)关系,认为各 河段断面平滩几何特征与前期(前4年)水沙搭配条件有关,前期冲淤对断面形态的影响可以通过水沙搭配来反映,边界条件对断面形态的影响可以通过水沙参数的 指数来反映。
Relations of channel geometry to water and sediment rate for the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-1243.2005.06.015 URL [本文引用: 2] 摘要
概括总结了对黄河下游断面几何 特征与水沙关系(断面河相关系)的研究现状,基于“记忆”效应提出了几何特征与前期水沙的公式,利用1969~1996年水沙资料以及1973~1996 年花园口~利津河段统测断面资料进行了统计分析,建立了花园口~高村、高村~艾山、艾山~利津河段平滩几何特征与前期水沙参数的(沿程河相)关系,认为各 河段断面平滩几何特征与前期(前4年)水沙搭配条件有关,前期冲淤对断面形态的影响可以通过水沙搭配来反映,边界条件对断面形态的影响可以通过水沙参数的 指数来反映。
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黄河下游游荡型河段河相遥感监测分析研究 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2008.03.002 URL [本文引用: 1] 摘要
通过对断面河相系数研究与应用的讨论,提出了基于遥感影像推求河段平均水面宽和结合流量资料推求河道平均水深的河段河相系数概念,采用多年调水调沙期间遥感监测数据对黄河下游花园口—夹河滩、夹河滩—高村河段进行了初步研究。结果表明,该方法能够描述河道特性的实际情况。
Huanghe xiayou youdangxing heduan hexiang yaogan jiance fenxi yanjiu [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2008.03.002 URL [本文引用: 1] 摘要
通过对断面河相系数研究与应用的讨论,提出了基于遥感影像推求河段平均水面宽和结合流量资料推求河道平均水深的河段河相系数概念,采用多年调水调沙期间遥感监测数据对黄河下游花园口—夹河滩、夹河滩—高村河段进行了初步研究。结果表明,该方法能够描述河道特性的实际情况。
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用全沙观点研究黄河泥沙问题 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2002.08.014 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河现行的输沙率测验存在系统误差.漏测及计算方法引起的沙量误差虽然占全沙量的百分数较 小,但在水库及下游河道的冲淤演变中所起的作用却不能忽视.采用Einstein全沙的概念,对实测输沙率进行修正后,用沙量平衡法计算的冲淤量与断面法 计算的冲淤量基本一致,改正后的输沙率可作为全沙输沙率用于黄河泥沙问题的研究.
Yong quansha guandian yanjiu huanghe nisha wenti [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2002.08.014 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河现行的输沙率测验存在系统误差.漏测及计算方法引起的沙量误差虽然占全沙量的百分数较 小,但在水库及下游河道的冲淤演变中所起的作用却不能忽视.采用Einstein全沙的概念,对实测输沙率进行修正后,用沙量平衡法计算的冲淤量与断面法 计算的冲淤量基本一致,改正后的输沙率可作为全沙输沙率用于黄河泥沙问题的研究.
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黄河下游游荡段河道平面形态与河势变化趋势预测 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2000.06.010 URL [本文引用: 3] 摘要
黄河下游河道平面形态与河势演变 ,从 2 0世纪 60年代起 ,地貌界就用地图法和航片资料作过不同程度的研究。随着资料的不断积累 ,该项研究得到逐步的深化。“八五”期间 ,水利界又对主流线作了深入分析 ,结果表明 :各家所得结论不同 ,需要作进一步的分析讨论。我们认为 :从长远的角度来看 ,小浪底水库清水下泄期间 ,黄河下游游荡性河段不对称的河谷形态不会改变 ;在继承性新构造运动造成的地壳向南掀沉、科氏力和人类活动的综合影响下 ,主流线总体上仍呈南摆趋势 ;清水冲刷不会导致河型彻底转化 ;河道整治工程虽然能够限制主流的摆动幅度和弱化河道的游荡强度 ,对河势的影响较大 ,但是根本不可能改变上述河...
The evolutionary tendency forecast of channel morphology and river state of the wandering braided rivers in the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2000.06.010 URL [本文引用: 3] 摘要
黄河下游河道平面形态与河势演变 ,从 2 0世纪 60年代起 ,地貌界就用地图法和航片资料作过不同程度的研究。随着资料的不断积累 ,该项研究得到逐步的深化。“八五”期间 ,水利界又对主流线作了深入分析 ,结果表明 :各家所得结论不同 ,需要作进一步的分析讨论。我们认为 :从长远的角度来看 ,小浪底水库清水下泄期间 ,黄河下游游荡性河段不对称的河谷形态不会改变 ;在继承性新构造运动造成的地壳向南掀沉、科氏力和人类活动的综合影响下 ,主流线总体上仍呈南摆趋势 ;清水冲刷不会导致河型彻底转化 ;河道整治工程虽然能够限制主流的摆动幅度和弱化河道的游荡强度 ,对河势的影响较大 ,但是根本不可能改变上述河...
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黄河下游河床纵剖面形态及其地文学意义 [J].
本文通过河床比降和凹度两个指标,研究黄河下游河床纵剖面形态的自动调整作用,结果发现比降和下凹度多年平均值分别为1.28和1.35,偏离均值为1～2%,变化很小,说明黄河下游河床纵剖面以近于平行抬升的形态调整,标志着河道已进入了老年期发育阶段。对于研究河道发育史和老年期河道的特点,以及在治河上均有重要的理论和现实意义
River bed longitudinal profile morphology of the lower Yellow River and its implication in physiography [J].
本文通过河床比降和凹度两个指标,研究黄河下游河床纵剖面形态的自动调整作用,结果发现比降和下凹度多年平均值分别为1.28和1.35,偏离均值为1～2%,变化很小,说明黄河下游河床纵剖面以近于平行抬升的形态调整,标志着河道已进入了老年期发育阶段。对于研究河道发育史和老年期河道的特点,以及在治河上均有重要的理论和现实意义
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再论黄河下游游荡性河道双向整治方案 [J].
从小浪底水库运用后河道整治面临的新问题:研究了宽河固堤(微弯整治)、窄河固堤与双岸整治形成的特定的历史背景,其整治目的与要求有所不同.微弯整治是在防洪抢险整治基础上演变的,使河道的游荡范围有所减小,防洪安全性有所提高.但微弯整治在下游游荡性河道极为宽浅,多条流路中选择一条典型流路作为规划治导线,通过人工造弯,试图形成人工控制的弯曲性河流,具有一定的盲目性;窄河固堤的思想是在新的历史条件下,从社会发展,经济效益等多方面分析后提出的;双向整治是基于对黄河窄深河道泄洪输沙能力、过洪机理,淤滩刷槽之间没有联系的认识基础上提出的.小浪底水库泥沙多年调节,优化了来水来沙条件,通过黄河实测资料分析与动床模型试验证明双向整治对游荡河道治理有效,是形成窄深河槽,稳定主槽,保证防洪安全与提高河道的输沙能力所必须.为充分利用洪水,长距离输沙入海,实现下游主槽不淤高的目标提供了可能.
Research on two-bank training strategy for wandering channels of lower Yellow River [J].
从小浪底水库运用后河道整治面临的新问题:研究了宽河固堤(微弯整治)、窄河固堤与双岸整治形成的特定的历史背景,其整治目的与要求有所不同.微弯整治是在防洪抢险整治基础上演变的,使河道的游荡范围有所减小,防洪安全性有所提高.但微弯整治在下游游荡性河道极为宽浅,多条流路中选择一条典型流路作为规划治导线,通过人工造弯,试图形成人工控制的弯曲性河流,具有一定的盲目性;窄河固堤的思想是在新的历史条件下,从社会发展,经济效益等多方面分析后提出的;双向整治是基于对黄河窄深河道泄洪输沙能力、过洪机理,淤滩刷槽之间没有联系的认识基础上提出的.小浪底水库泥沙多年调节,优化了来水来沙条件,通过黄河实测资料分析与动床模型试验证明双向整治对游荡河道治理有效,是形成窄深河槽,稳定主槽,保证防洪安全与提高河道的输沙能力所必须.为充分利用洪水,长距离输沙入海,实现下游主槽不淤高的目标提供了可能.
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关于河流分类及成因问题的讨论 [J].https://doi.org/10.11821/xb198501001 URL [本文引用: 1] 摘要
河床演变学是一门正在发展中的年轻学科,在很多问题上都存在不同的看法,河型的分类及成因就是其中之一。本文对国外流行的观点作出评价,并提出自己粗浅的看法,以期澄清某些概念,有助于统一认识。文中所讨论的仅限于冲积河流。
On the classification and causes of formation of different channel patterns [J].https://doi.org/10.11821/xb198501001 URL [本文引用: 1] 摘要
河床演变学是一门正在发展中的年轻学科,在很多问题上都存在不同的看法,河型的分类及成因就是其中之一。本文对国外流行的观点作出评价,并提出自己粗浅的看法,以期澄清某些概念,有助于统一认识。文中所讨论的仅限于冲积河流。
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黄河下游游荡性河道的特性及其成因分析 [J].https://doi.org/10.11821/xb196100001 URL [本文引用: 1] 摘要
正黄河下游自孟津至高村属游荡性河段。自1958年以来,为了提供黄河下游河道治理的科学依据,曾经对游荡性河段的河床演变特征进行了系统的研究。本文主要介绍黄河下游游荡性河道的一些特点及河床演变的规律,并对造成游荡的原因作出初步分析。此项研究是根据黄河下游各水文站的实测成果,及黄河水利委员会花园口河床演变测验队
The characteristics and genesis analysis of the braided stream of the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.11821/xb196100001 URL [本文引用: 1] 摘要
正黄河下游自孟津至高村属游荡性河段。自1958年以来,为了提供黄河下游河道治理的科学依据,曾经对游荡性河段的河床演变特征进行了系统的研究。本文主要介绍黄河下游游荡性河道的一些特点及河床演变的规律,并对造成游荡的原因作出初步分析。此项研究是根据黄河下游各水文站的实测成果,及黄河水利委员会花园口河床演变测验队
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2000-2013年黄河下游河道冲淤变化分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2015.08.002 URL [本文引用: 2] 摘要
为了给黄河下游河道整治及滩区 治理提供参考,利用实测资料对2000—2013年的黄河下游冲淤特点进行了分析,结果表明:1黄河下游全断面累计冲刷17.162亿m3,冲刷最大年份 为2003年;2冲刷在纵向上的分布极不均匀,夹河滩以上河段冲刷面积超过了4 000 m2,而艾山以下河段不到1 000 m2;3同流量水位降幅上大下小,流量为3 000 m3/s时水位降幅为1.33~2.58 m,其中高村以上河段超过2 m、利津河段为1.33 m;4下游河道主槽排洪能力显著增强。
Scouring and siltation characteristics in the lower Yellow River since 2000 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2015.08.002 URL [本文引用: 2] 摘要
为了给黄河下游河道整治及滩区 治理提供参考,利用实测资料对2000—2013年的黄河下游冲淤特点进行了分析,结果表明:1黄河下游全断面累计冲刷17.162亿m3,冲刷最大年份 为2003年;2冲刷在纵向上的分布极不均匀,夹河滩以上河段冲刷面积超过了4 000 m2,而艾山以下河段不到1 000 m2;3同流量水位降幅上大下小,流量为3 000 m3/s时水位降幅为1.33~2.58 m,其中高村以上河段超过2 m、利津河段为1.33 m;4下游河道主槽排洪能力显著增强。
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1986年以来黄河下游水沙变化及河道演变分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2000.09.004 URL [本文引用: 1] 摘要
１９８６年以来，受气候变化、工农业用水增加及大型水库调节的影响，黄河下游出现枯水少沙、大洪水几率减小、高含沙洪水频繁发生、年内水沙分配改变的情况致使河道主槽发生严重淤积、河道萎缩、平滩流量减小、河道排洪能力降低，中常洪水即可出现高不位，洪峰传播时间长且沿程变形复杂，小水大灾。
1986nian yilai Huanghe xiayou shuisha bianhua ji hedao yanbian fenxi [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2000.09.004 URL [本文引用: 1] 摘要
１９８６年以来，受气候变化、工农业用水增加及大型水库调节的影响，黄河下游出现枯水少沙、大洪水几率减小、高含沙洪水频繁发生、年内水沙分配改变的情况致使河道主槽发生严重淤积、河道萎缩、平滩流量减小、河道排洪能力降低，中常洪水即可出现高不位，洪峰传播时间长且沿程变形复杂，小水大灾。
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小浪底水库对水沙的调控及下游河道响应 [J].
冲积性河流上修建水库后,由于对水沙的调节,下游河道将发生相应调整,直至和新的水沙条件相适应.小浪底水库位于控制黄河水沙的关键部位,1999年10月25日下闸蓄水,目前水库仍处于拦沙初期的运用阶段,五年来以水库异重流排沙为主,期间进行了三次调水调沙试验,绝大多数中粗泥沙拦在库内,进入下游的水沙量和过程均发生了显著变化,主要表现为:下泄水流含沙量低、泥沙颗粒较细、洪峰调平、汛期(7-10月)水量减少、非汛期水量增大.在这种水沙条件下,黄河下游河道持续冲刷,平滩流量增大,河槽趋于窄深、河床粗化,河势发生调整.
Water-sediment regulation by the Xiaolangdi Reservoir and the response of the lower Yellow River [J].
冲积性河流上修建水库后,由于对水沙的调节,下游河道将发生相应调整,直至和新的水沙条件相适应.小浪底水库位于控制黄河水沙的关键部位,1999年10月25日下闸蓄水,目前水库仍处于拦沙初期的运用阶段,五年来以水库异重流排沙为主,期间进行了三次调水调沙试验,绝大多数中粗泥沙拦在库内,进入下游的水沙量和过程均发生了显著变化,主要表现为:下泄水流含沙量低、泥沙颗粒较细、洪峰调平、汛期(7-10月)水量减少、非汛期水量增大.在这种水沙条件下,黄河下游河道持续冲刷,平滩流量增大,河槽趋于窄深、河床粗化,河势发生调整.
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MIKE21在黄河下游洪水演算中的应用研究 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2009.11.012 URL [本文引用: 1] 摘要
应用MIKE21河流模拟系统,建立了黄河下游夹河滩—高村河段的水动力学数学模型,实测水位与模拟水位的对比表明,该模型能正确模拟洪水演进过程。通过对黄河下游滩区在"92·8"和"96·8"典型洪水情况下水流运动过程进行的数值模拟,确定在洪水期蓄滞洪区的淹没情况,以及利用蓄滞洪区进行分滞洪水的效果,结果表明:规划滞洪堤方案能减少洪水进入滩区的水量,削峰滞洪作用比较明显。
MIKE21 zai Huanghe xiayou hongshui yansuan zhong de yingyong yanjiu [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2009.11.012 URL [本文引用: 1] 摘要
应用MIKE21河流模拟系统,建立了黄河下游夹河滩—高村河段的水动力学数学模型,实测水位与模拟水位的对比表明,该模型能正确模拟洪水演进过程。通过对黄河下游滩区在"92·8"和"96·8"典型洪水情况下水流运动过程进行的数值模拟,确定在洪水期蓄滞洪区的淹没情况,以及利用蓄滞洪区进行分滞洪水的效果,结果表明:规划滞洪堤方案能减少洪水进入滩区的水量,削峰滞洪作用比较明显。
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冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应: 以黄河游荡型河段为例 [J].
为研究冲积性河流造床机理，基于能量耗散原理分析河床调整与水沙过程（变异特性）间的关系十分必要。以黄河游荡型河段为例，利用实测资料分析和平面二维水沙数值模拟方法，进行了各种洪水泥沙条件下河流冲淤规律的探讨。研究发现平滩面积、河相系数与径流泥沙特征值间存在的关联性映射出冲积性河流能量关系中的制约机制；不同洪水泥沙过程的河床冲刷强度变化具有阶段性，主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有密切响应关系；高效输沙的洪水过程通过塑造最适宜的河床断面形态，能实现最佳输沙效率与主槽的最大冲刷。在不同漫滩洪水条件中，综合系数Φ最大时的洪水过程具有最大累积刷槽效应，因此对应流量可作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。
Alluvial river adjusting response to the flood-sediment process: For the wandering reach of Yellow River as an example [J].
为研究冲积性河流造床机理，基于能量耗散原理分析河床调整与水沙过程（变异特性）间的关系十分必要。以黄河游荡型河段为例，利用实测资料分析和平面二维水沙数值模拟方法，进行了各种洪水泥沙条件下河流冲淤规律的探讨。研究发现平滩面积、河相系数与径流泥沙特征值间存在的关联性映射出冲积性河流能量关系中的制约机制；不同洪水泥沙过程的河床冲刷强度变化具有阶段性，主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有密切响应关系；高效输沙的洪水过程通过塑造最适宜的河床断面形态，能实现最佳输沙效率与主槽的最大冲刷。在不同漫滩洪水条件中，综合系数Φ最大时的洪水过程具有最大累积刷槽效应，因此对应流量可作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。
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小浪底水库对下游河道的冲刷效果及趋势预测 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2012.05.003 URL [本文引用: 1] 摘要
对小浪底水库对黄河下游河道的 冲刷效果及趋势进行了分析和预测,结果表明:①小浪底水库投入运用以来,通过水库拦沙和调水调沙,黄河下游冲刷效果明显,至2010年10月,黄河下游河 道累计冲刷泥沙19.4亿t,2 000 m3/s同流量水位下降1.6 m左右,下游河道主槽最小过流能力由2002年汛初的不足1 800 m3/s提高至4 000 m3/s;②在小浪底水库主要拦沙期的2008—2020年,下游河道基本不淤积,2020年以后下游河道快速回淤,在2028年左右回淤量达到建库前水 平,届时小浪底水库拦沙期恢复的4 000 m3/s左右的中水河槽将难以维持。建议尽早开工建设古贤水利枢纽,争取在2025年前后建成生效。
Scouring effect and trend predicting of Xiaolangdi Reservoir on downstream river [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2012.05.003 URL [本文引用: 1] 摘要
对小浪底水库对黄河下游河道的 冲刷效果及趋势进行了分析和预测,结果表明:①小浪底水库投入运用以来,通过水库拦沙和调水调沙,黄河下游冲刷效果明显,至2010年10月,黄河下游河 道累计冲刷泥沙19.4亿t,2 000 m3/s同流量水位下降1.6 m左右,下游河道主槽最小过流能力由2002年汛初的不足1 800 m3/s提高至4 000 m3/s;②在小浪底水库主要拦沙期的2008—2020年,下游河道基本不淤积,2020年以后下游河道快速回淤,在2028年左右回淤量达到建库前水 平,届时小浪底水库拦沙期恢复的4 000 m3/s左右的中水河槽将难以维持。建议尽早开工建设古贤水利枢纽,争取在2025年前后建成生效。
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河流泥沙研究进展 [J].
泥沙研究主要是认识水流中的泥沙运动规律、河床演变规律,进而解决水利工程中的泥沙问题.泥沙学科体系始建于20世纪,侧重河流泥沙研究.河流泥沙运动力学基本理论包括:泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等.在长期的治河实践中,我国的泥沙科学发展迅速,主要进展包括:泥沙运动力学基本理论,高含沙水流的运动机理与理论,河流模拟的理论与技术,水库泥沙的对策与管理,河道演变规律的认识及治河工程技术等.本文对河流泥沙研究的主要进展进行简要综述.
Advances in river sediment research [J].
泥沙研究主要是认识水流中的泥沙运动规律、河床演变规律,进而解决水利工程中的泥沙问题.泥沙学科体系始建于20世纪,侧重河流泥沙研究.河流泥沙运动力学基本理论包括:泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等.在长期的治河实践中,我国的泥沙科学发展迅速,主要进展包括:泥沙运动力学基本理论,高含沙水流的运动机理与理论,河流模拟的理论与技术,水库泥沙的对策与管理,河道演变规律的认识及治河工程技术等.本文对河流泥沙研究的主要进展进行简要综述.
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黄河河口与下游河道的关系及治理问题 [J].
本文由宏观的角度探讨了黄河河口与下游河道不同性质塑造演变的阶段性和河口淤积延伸是下游河道长期不能平衡的直接原因以及来沙量过大是下游淤积的根本原因,但它是通过绝大部分下排至河口使河口基准面相对升高而间接影响等问题。有关资料初步证实了上述认识的可靠性。基于此指出,黄河近期治理的原则应为“抓两头,固中间”。有计划地安排流路和尽可能地扩大三角洲改道范围是目前条件下减缓河口淤积延伸速率的唯一可行和有效的措施。
Relation between the lower Yellow River and the estuary and its regulation [J].
本文由宏观的角度探讨了黄河河口与下游河道不同性质塑造演变的阶段性和河口淤积延伸是下游河道长期不能平衡的直接原因以及来沙量过大是下游淤积的根本原因,但它是通过绝大部分下排至河口使河口基准面相对升高而间接影响等问题。有关资料初步证实了上述认识的可靠性。基于此指出,黄河近期治理的原则应为“抓两头,固中间”。有计划地安排流路和尽可能地扩大三角洲改道范围是目前条件下减缓河口淤积延伸速率的唯一可行和有效的措施。
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高含沙水流游荡型河道滩槽冲淤演变特点及机理分析 [J].
黄河下游游荡型河道河床逐年淤积抬升的众多影响因素中,高含沙洪水起着十分重要的作用,本文根据概化模型试验结果和野外实测资料,分析了高含沙水流游荡型河道滩槽冲淤演变特点,特别提出窄深河槽一方面由高含沙水流自身塑造,另一方面游荡型河道中由高含沙水流塑造的窄深河槽又表现出相对的不稳定性.
黄河下游游荡型河道河床逐年淤积抬升的众多影响因素中,高含沙洪水起着十分重要的作用,本文根据概化模型试验结果和野外实测资料,分析了高含沙水流游荡型河道滩槽冲淤演变特点,特别提出窄深河槽一方面由高含沙水流自身塑造,另一方面游荡型河道中由高含沙水流塑造的窄深河槽又表现出相对的不稳定性.
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黄河下游河型的特性及成因探讨 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-3021.2003.01.012 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游具有辫状河流、弯曲河流和微弯顺直河流 3种河型。从横断面上可见 ,辫状河段的河道变化最频繁且最不稳定 ,微弯顺直河段最稳定 ;而弯曲河段明显向上游延伸。随着输沙量在各河段的阶段性变化 ,冲淤状况在各河段也表现出阶段性 ,但加积升高是各河段发展的总趋势。从河相关系可见 ,弯曲河段和微弯顺直河段基本相似 ,但和辫状河段有着本质的区别。辫状河段的演变主要受到中上游来水来沙等自然因素的综合影响 ,但其更大范围的摆动仍然受到人为作用的影响 ;弯曲河段是河流自动调整的必然结果 ,两岸河堤对它的形成及向上游的延伸具有促进作用 ,但对它侧向迁移的特性具有较大的限制作用 ;而微弯顺直河段是人力强迫下河流局部调整的产物。
Channel pattern specialities and the formation of the lower reaches of the Yellow River [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-3021.2003.01.012 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游具有辫状河流、弯曲河流和微弯顺直河流 3种河型。从横断面上可见 ,辫状河段的河道变化最频繁且最不稳定 ,微弯顺直河段最稳定 ;而弯曲河段明显向上游延伸。随着输沙量在各河段的阶段性变化 ,冲淤状况在各河段也表现出阶段性 ,但加积升高是各河段发展的总趋势。从河相关系可见 ,弯曲河段和微弯顺直河段基本相似 ,但和辫状河段有着本质的区别。辫状河段的演变主要受到中上游来水来沙等自然因素的综合影响 ,但其更大范围的摆动仍然受到人为作用的影响 ;弯曲河段是河流自动调整的必然结果 ,两岸河堤对它的形成及向上游的延伸具有促进作用 ,但对它侧向迁移的特性具有较大的限制作用 ;而微弯顺直河段是人力强迫下河流局部调整的产物。
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根据河道形态和沉积物特征的河流新分类 [J].Magsci 摘要
目前河流分类方案较多，各有所长和不足，不同学科间的河型表述也有一定的差异，不便于相互沟通。在讨论了分别以侵蚀阶段、沉积物搬运方向、河道和河间地的相对沉积速率以及河道平面形态等为标准的代表性河流分类方案的不足之处后，提出一个新的河型分类，把冲积河流分为辫状河、曲流河、分汊河、网状河和直流河五类，以便于沉积学界、地貌学界和水利学界等能够在统一的河型分类的格架中相互借鉴各自的研究成果。
A new classification of fluvial rivers according to channel planform and sediment characteristics [J].Magsci 摘要
目前河流分类方案较多，各有所长和不足，不同学科间的河型表述也有一定的差异，不便于相互沟通。在讨论了分别以侵蚀阶段、沉积物搬运方向、河道和河间地的相对沉积速率以及河道平面形态等为标准的代表性河流分类方案的不足之处后，提出一个新的河型分类，把冲积河流分为辫状河、曲流河、分汊河、网状河和直流河五类，以便于沉积学界、地貌学界和水利学界等能够在统一的河型分类的格架中相互借鉴各自的研究成果。
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网状河流和分汊河流的河型归属讨论 [J].URL 摘要
河流的河道平面形态分类有多种方案 ,其中Rust的分类因为分出了网状河流而得到沉积学家的更多关注。中国地貌学界和水利学界则更关注钱宁的分类 ,其中包括分汊河流。目前 ,许多研究人员把网状河流和分汊河流当作同一类型的河流。文中从河型的定义、河道平面形态、地下沉积物特征、水动力、新河道形成机理和发育的地貌部位等方面对分汊河流和网状河流进行对比 ,根据对比结果认为它们是不同的河型。为了便于沉积学家、水利学家以及地貌学家之间相互交流各自有关河流的研究成果 ,需要提出一个更符合实际的冲积河流分类方案。
Discussion on channel patterns of anastomosing and anabranched rivers [J].URL 摘要
河流的河道平面形态分类有多种方案 ,其中Rust的分类因为分出了网状河流而得到沉积学家的更多关注。中国地貌学界和水利学界则更关注钱宁的分类 ,其中包括分汊河流。目前 ,许多研究人员把网状河流和分汊河流当作同一类型的河流。文中从河型的定义、河道平面形态、地下沉积物特征、水动力、新河道形成机理和发育的地貌部位等方面对分汊河流和网状河流进行对比 ,根据对比结果认为它们是不同的河型。为了便于沉积学家、水利学家以及地貌学家之间相互交流各自有关河流的研究成果 ,需要提出一个更符合实际的冲积河流分类方案。
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大型水库调控对游荡性河道整治工程适应性的影响 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.0468-155X.2013.06.003 URL [本文引用: 1] 摘要
根据TM卫星影像解析、数理统计和理论分析的方法，以黄河小浪底水库运用为例，对水库长期调 控下泄低含沙小流量过程中游荡性河段河道整治工程的适应性开展了评价，并探讨了整治工程对水沙变化过程的适应机制，为大型水库运用和河道整治提供科学依 据。研究表明，在小浪底水库长期下泄低含沙小流量过程条件下，黄河下游游荡性河段河道整治工程的总体适应性较弱，尤以黑岗口以上河段整治工程的靠河几率较 水库运用前期均有不同程度减小，赵口一夹河滩河段的畸形河湾时有发生，相对来说，夹河滩一高村、铁谢一伊洛河口、黑岗口一夹河滩河段河道整治工程较为适 应，伊洛河口一花园口、花园口一黑岗口河段的工程适应性相对较差，不过河势变化仍在工程控制范围内；现状河道整治工程设计条件下，整治工程相对完善的河段 对小水过程的适应性相对较强，否则相对较弱；整治工程对水沙条件的适应机制在于水流动力条件与工程平面形态边界条件之间的匹配调整关系，为增强工程的适应 性，应从调控合理水沙过程、优化工程设计方案两方面统筹协调考虑。
Impacts of regulation by a large reservoir on adaptability of channel training works on a wandering river [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.0468-155X.2013.06.003 URL [本文引用: 1] 摘要
根据TM卫星影像解析、数理统计和理论分析的方法，以黄河小浪底水库运用为例，对水库长期调 控下泄低含沙小流量过程中游荡性河段河道整治工程的适应性开展了评价，并探讨了整治工程对水沙变化过程的适应机制，为大型水库运用和河道整治提供科学依 据。研究表明，在小浪底水库长期下泄低含沙小流量过程条件下，黄河下游游荡性河段河道整治工程的总体适应性较弱，尤以黑岗口以上河段整治工程的靠河几率较 水库运用前期均有不同程度减小，赵口一夹河滩河段的畸形河湾时有发生，相对来说，夹河滩一高村、铁谢一伊洛河口、黑岗口一夹河滩河段河道整治工程较为适 应，伊洛河口一花园口、花园口一黑岗口河段的工程适应性相对较差，不过河势变化仍在工程控制范围内；现状河道整治工程设计条件下，整治工程相对完善的河段 对小水过程的适应性相对较强，否则相对较弱；整治工程对水沙条件的适应机制在于水流动力条件与工程平面形态边界条件之间的匹配调整关系，为增强工程的适应 性，应从调控合理水沙过程、优化工程设计方案两方面统筹协调考虑。
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小浪底水库运用前后黄河下游河道河型变化及成因分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.0468-155X.2012.01.004 URL [本文引用: 3] 摘要
利用实测资料分析、理论判别和分形维数计算等方法,以黄河下游铁谢—伊洛河口、花园口—黑岗口和夹河滩—高村三个典型游荡性河段为研究对象,分析其1960年以来的主流摆幅、弯曲系数和主河槽宽深比等河势参数变化,以及小浪底水库修建前后下游游荡性河段的河型演化过程。结果表明,自20世纪90年代初,除花园口—黑岗口河段仍表现为游荡河性外,其他两个河段因整治工程不断完善其游荡性均有明显减弱,河型趋于限制性弯曲方向发展。自1999年10月小浪底水库拦沙运用以来,三个研究河段的整体游荡程度显著减弱,河势趋于规划流路方向发展,特别是夹河滩—高村河段河势基本稳定。小浪底水库长期下泄低含沙小流量过程,水流动力减弱,加之不断完善的河道整治工程,是河势游荡程度显著减小、河势归顺及河型发生变化的主要原因。
Evolution processes of river pattern in lower Yellow River after commissioning of Xiaolangdi Reservoir [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.0468-155X.2012.01.004 URL [本文引用: 3] 摘要
利用实测资料分析、理论判别和分形维数计算等方法,以黄河下游铁谢—伊洛河口、花园口—黑岗口和夹河滩—高村三个典型游荡性河段为研究对象,分析其1960年以来的主流摆幅、弯曲系数和主河槽宽深比等河势参数变化,以及小浪底水库修建前后下游游荡性河段的河型演化过程。结果表明,自20世纪90年代初,除花园口—黑岗口河段仍表现为游荡河性外,其他两个河段因整治工程不断完善其游荡性均有明显减弱,河型趋于限制性弯曲方向发展。自1999年10月小浪底水库拦沙运用以来,三个研究河段的整体游荡程度显著减弱,河势趋于规划流路方向发展,特别是夹河滩—高村河段河势基本稳定。小浪底水库长期下泄低含沙小流量过程,水流动力减弱,加之不断完善的河道整治工程,是河势游荡程度显著减小、河势归顺及河型发生变化的主要原因。
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黄河下游水沙变化及河床纵横断面的演变 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-1243.2006.05.010 URL [本文引用: 2] 摘要
近年来，黄河下游来水来沙出现一些新的特点，水沙的变化必然影响下游河床纵剖面和横断面的调 整变化。本文利用黄河下游1960-1997年的水沙资料和1977-2002年的断面资料统计分析了黄河下游水沙历年、汛期和脉动变化特点以及主槽平均 河床高程和河相系数变化特点。分析表明：1）1986年以后，黄河下游水沙量和水沙脉动量显著减少，艾山以下河流非汛期时常出现断流现象；2）黄河下游纵 剖面呈S型发展；3）黄河下游主槽断面面积减小。主槽明显萎缩。
Water & sediment load variation and development at longitudinal & transversal profiles of the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-1243.2006.05.010 URL [本文引用: 2] 摘要
近年来，黄河下游来水来沙出现一些新的特点，水沙的变化必然影响下游河床纵剖面和横断面的调 整变化。本文利用黄河下游1960-1997年的水沙资料和1977-2002年的断面资料统计分析了黄河下游水沙历年、汛期和脉动变化特点以及主槽平均 河床高程和河相系数变化特点。分析表明：1）1986年以后，黄河下游水沙量和水沙脉动量显著减少，艾山以下河流非汛期时常出现断流现象；2）黄河下游纵 剖面呈S型发展；3）黄河下游主槽断面面积减小。主槽明显萎缩。
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水库及河道整治对黄河下游游荡性河道河势演变的影响 [J].
研究了修建水库及河道整治对黄河下游白鹤镇至高村游荡性河道河势演变的影响,探讨了游荡性河道向弯曲性河道转化的可能性.认为经过水库调节后,进入下游的来沙量减少,洪峰削平及中水持续时间加长,有利于游荡性河道游荡程度的降低及向弯曲方向的发展;河道整治工程对于减小河道的摆动强度,稳定流路, 促使河道由游荡向弯曲方向发展的作用是显著的.在小浪底水库下泄有利水沙条件下,若能利用现有的河道整治工程,并补充必要的河道整治措施,黄河下游游荡性河道有可能逐步转化为象高村至陶城铺河段那样的限制性弯曲河道.
Effects of reservoir and training on river regime evolution of the braided reach in the lower Yellow River [J].
研究了修建水库及河道整治对黄河下游白鹤镇至高村游荡性河道河势演变的影响,探讨了游荡性河道向弯曲性河道转化的可能性.认为经过水库调节后,进入下游的来沙量减少,洪峰削平及中水持续时间加长,有利于游荡性河道游荡程度的降低及向弯曲方向的发展;河道整治工程对于减小河道的摆动强度,稳定流路, 促使河道由游荡向弯曲方向发展的作用是显著的.在小浪底水库下泄有利水沙条件下,若能利用现有的河道整治工程,并补充必要的河道整治措施,黄河下游游荡性河道有可能逐步转化为象高村至陶城铺河段那样的限制性弯曲河道.
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黄河下游的滩岸侵蚀 [J].
黄河下游的滩岸侵蚀相当严重,尤其在游荡型河段.本文首先提出了滩岸侵蚀的概念及其侵蚀速率的定义,同时提出了利用现有水文观测资料研究滩岸侵蚀速率的方法.然后以三门峡水库建库前和蓄水拦沙期黄河下游河道的滩岸侵蚀情况为例,讨论了滩岸侵蚀机理及其主要影响因素.最后以实测资料为依据,经分析得出了不同河段滩岸稳定性系数及其侵蚀速率的变化范围,并建立了滩岸侵蚀速率的经验关系式.
Riverbank erosion in the lower Yellow River [J].
黄河下游的滩岸侵蚀相当严重,尤其在游荡型河段.本文首先提出了滩岸侵蚀的概念及其侵蚀速率的定义,同时提出了利用现有水文观测资料研究滩岸侵蚀速率的方法.然后以三门峡水库建库前和蓄水拦沙期黄河下游河道的滩岸侵蚀情况为例,讨论了滩岸侵蚀机理及其主要影响因素.最后以实测资料为依据,经分析得出了不同河段滩岸稳定性系数及其侵蚀速率的变化范围,并建立了滩岸侵蚀速率的经验关系式.
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黄河下游河床纵向与横向变形的数值模拟: Ⅰ二维混合模型的建立 [J].
提出了黄河下游滩岸冲刷问题的严重性,评述了河床横向变形模拟技术和河床变形混合模型的研究现状,并指出现有模型不适用于黄河下游的河床变形计算.将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷模型结合,建立了河床变形的平面二维混合模型.采用多种改进措施后,该模型能同时模拟天然河道的纵向与横向变形,尤其适用于河床纵横向变化都十分剧烈的黄河下游.
a. Numerical simulation for the longitudinal and lateral deformation of riverbed in the lower Yellow River, 1, establishment of a 2-D composite model [J].
提出了黄河下游滩岸冲刷问题的严重性,评述了河床横向变形模拟技术和河床变形混合模型的研究现状,并指出现有模型不适用于黄河下游的河床变形计算.将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷模型结合,建立了河床变形的平面二维混合模型.采用多种改进措施后,该模型能同时模拟天然河道的纵向与横向变形,尤其适用于河床纵横向变化都十分剧烈的黄河下游.
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平面二维河床纵向与横向变形数学模型 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9275.2004.z1.017 URL [本文引用: 2] 摘要
在分析不同类型土质河岸冲刷机理的基础上,改进了现有三类土质河 岸冲刷过程的力学模拟方法.然后将仅能模拟河床纵向变形的平面二维水沙数学模型与建立在力学基础上的河岸冲刷模型结合,组合成平面二维河床纵向与横向变形 数学模型.该模型不仅适合于模拟天然河道的洪水演进与河床纵向冲淤过程,而且还能模拟河床的横向变形过程,尤其能模拟黏性土河岸、非黏性土河岸及混合土河 岸的冲刷与崩塌过程.
Two-dimensional numerical modeling of the longitudinal and lateral channel deformations in alluvial rivers [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9275.2004.z1.017 URL [本文引用: 2] 摘要
在分析不同类型土质河岸冲刷机理的基础上,改进了现有三类土质河 岸冲刷过程的力学模拟方法.然后将仅能模拟河床纵向变形的平面二维水沙数学模型与建立在力学基础上的河岸冲刷模型结合,组合成平面二维河床纵向与横向变形 数学模型.该模型不仅适合于模拟天然河道的洪水演进与河床纵向冲淤过程,而且还能模拟河床的横向变形过程,尤其能模拟黏性土河岸、非黏性土河岸及混合土河 岸的冲刷与崩塌过程.
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黄河下游游荡型河段洪水演进与河床变形过程的数值模拟 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-4874.2003.03.010 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游游荡型河段的河床变形过程相当复杂,横向变形尤为突出, 现有水沙数学模型一般仅能模拟河床纵向冲淤,不能模拟滩岸横向冲刷与崩塌,本文将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷的力学模型相结合,建立河床变形的平 面二维混合模型.然后以黄河下游花园口至夹河滩的游荡型河段为例,采用该混合模型,首次较为全面地模拟了 1982 年汛期的洪水演进与河床变形过程.沿程最高水位、出口断面流量过程等计算值与实测值符合较好.计算结果还表现为大水时主槽冲刷,滩地淤积;小水时主槽淤 积,滩地崩塌.该计算结果与游荡型河段的年内冲淤变化规律一致.
Numerical simulation of the flood routing and bed deformation processes in the wandering reach of the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-4874.2003.03.010 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河下游游荡型河段的河床变形过程相当复杂,横向变形尤为突出, 现有水沙数学模型一般仅能模拟河床纵向冲淤,不能模拟滩岸横向冲刷与崩塌,本文将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷的力学模型相结合,建立河床变形的平 面二维混合模型.然后以黄河下游花园口至夹河滩的游荡型河段为例,采用该混合模型,首次较为全面地模拟了 1982 年汛期的洪水演进与河床变形过程.沿程最高水位、出口断面流量过程等计算值与实测值符合较好.计算结果还表现为大水时主槽冲刷,滩地淤积;小水时主槽淤 积,滩地崩塌.该计算结果与游荡型河段的年内冲淤变化规律一致.
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近期黄河下游河床调整过程及特点 [J].
利用黄河下游1999-2005年的实测水沙及断面资料,分析了近期下游(铁谢至利津河段)河床调整过程及特点,具体表现为:小浪底水库运行后,黄河下游河道出现持续冲刷。其中,游荡型河段的冲刷量占下游总冲刷量的77%,单位河长的冲刷量在高村以上河段最大,孙口以下河段次之,高村至孙口河段最小;各河段主槽横断面形态调整均表现为向窄深方向发展;河床在冲刷过程中,主槽纵比降变化不大,其纵剖面形态自1855年以来均为下凹曲线,其凹度值随河床冲刷而略有增大;汛期深泓摆动幅度在游荡段最大,在弯曲段较小;随河床冲刷,下游平滩流量增加,但断面平滩流量与河段平滩流量的增加程度不同;因床沙显著粗化,不同河型河段的河床纵向稳定程度随冲刷均增加,而河床横向稳定程度在游荡段变化不大,在过渡段及弯曲段有所增加。
Processes and characteristics of recent channel adjustment in the lower Yellow River [J].
利用黄河下游1999-2005年的实测水沙及断面资料,分析了近期下游(铁谢至利津河段)河床调整过程及特点,具体表现为:小浪底水库运行后,黄河下游河道出现持续冲刷。其中,游荡型河段的冲刷量占下游总冲刷量的77%,单位河长的冲刷量在高村以上河段最大,孙口以下河段次之,高村至孙口河段最小;各河段主槽横断面形态调整均表现为向窄深方向发展;河床在冲刷过程中,主槽纵比降变化不大,其纵剖面形态自1855年以来均为下凹曲线,其凹度值随河床冲刷而略有增大;汛期深泓摆动幅度在游荡段最大,在弯曲段较小;随河床冲刷,下游平滩流量增加,但断面平滩流量与河段平滩流量的增加程度不同;因床沙显著粗化,不同河型河段的河床纵向稳定程度随冲刷均增加,而河床横向稳定程度在游荡段变化不大,在过渡段及弯曲段有所增加。
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黄河下游高含沙洪水过程一维水沙耦合数学模型 [J].https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.010 URL [本文引用: 1] 摘要
采用浑水控制方程,建立了基于 耦合解法的一维非恒定非均匀沙数学模型,用于模拟高含沙洪水演进时的河床冲淤过程。然后采用黄河下游游荡段1977年7—8月实测高含沙洪水资料对该模型 进行率定,基于水沙耦合解法的各水文断面流量、总含沙量及分组含沙量的计算过程与实测过程符合更好,计算的沿程最高水位及累计河段冲淤量与实测值也较为符 合。最后还采用2004年8月高含沙洪水资料对该模型进行了验证。模型率定及验证计算结果表明,采用一维水沙耦合模型计算高含沙洪水过程,能取得较高的精 度。
Modelling of hyperconcentrated floods in the lower Yellow River using a coupled approach [J].https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.010 URL [本文引用: 1] 摘要
采用浑水控制方程,建立了基于 耦合解法的一维非恒定非均匀沙数学模型,用于模拟高含沙洪水演进时的河床冲淤过程。然后采用黄河下游游荡段1977年7—8月实测高含沙洪水资料对该模型 进行率定,基于水沙耦合解法的各水文断面流量、总含沙量及分组含沙量的计算过程与实测过程符合更好,计算的沿程最高水位及累计河段冲淤量与实测值也较为符 合。最后还采用2004年8月高含沙洪水资料对该模型进行了验证。模型率定及验证计算结果表明,采用一维水沙耦合模型计算高含沙洪水过程,能取得较高的精 度。
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基于尖点突变的河型稳定性判定方法 [J].https://doi.org/CNKI: 32.1309.P.20120224.2003.014 Magsci [本文引用: 1] 摘要
冲积河道的自我调整过程是多因素相互作用的复杂响应过程,对冲积河道河型的稳定性和调整方向进行判定是河流动力学的基本问题之一。根据突变理论中的尖点突变模式,采用影响河道稳定性的控制变量与状态参量,建立河道平衡状态方程,并推导得到河流状态判别式。通过对100多条天然河流及实验河段进行验证,结果显示这一方法能判定冲积河流的河型稳定状态,并对其调整方向作出预测,为实际工程中的河流整治提供一定的参考。
A cusp catastrophe model for alluvial channel stability [J].https://doi.org/CNKI: 32.1309.P.20120224.2003.014 Magsci [本文引用: 1] 摘要
冲积河道的自我调整过程是多因素相互作用的复杂响应过程,对冲积河道河型的稳定性和调整方向进行判定是河流动力学的基本问题之一。根据突变理论中的尖点突变模式,采用影响河道稳定性的控制变量与状态参量,建立河道平衡状态方程,并推导得到河流状态判别式。通过对100多条天然河流及实验河段进行验证,结果显示这一方法能判定冲积河流的河型稳定状态,并对其调整方向作出预测,为实际工程中的河流整治提供一定的参考。
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“天然河流河床演变”专题总报告 [J].
正 本专题为天然河流的河床演变,时至今日,完全不受人类活动干扰的天然河流几乎是不存在的,所谓天然河流,实际上是指受人类活动干扰较小的河流,由于河床演 变仅在冲积河流中才得以充分发展,所谓天然河流的河床演变,主要系指天然冲积河流的河床演变。本专题共收到论文三十一篇,其中关于河道方面的一般性问题一 篇,以长江为主的南方河流河床演变问题十四篇,黄河河床演变问题五篇,河口方面的一般性问题二篇,
“Tianran heliu hechuang yanbian” zhuanti zongbaogao [J].
正 本专题为天然河流的河床演变,时至今日,完全不受人类活动干扰的天然河流几乎是不存在的,所谓天然河流,实际上是指受人类活动干扰较小的河流,由于河床演 变仅在冲积河流中才得以充分发展,所谓天然河流的河床演变,主要系指天然冲积河流的河床演变。本专题共收到论文三十一篇,其中关于河道方面的一般性问题一 篇,以长江为主的南方河流河床演变问题十四篇,黄河河床演变问题五篇,河口方面的一般性问题二篇,
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黄河下游纵剖面变化及其治理问题 [J].
本文回顾了作者过去对于黄河下游纵剖面变化规律的认识,扼要描述了这种持续堆积的纵剖面的形态规律及其变化模式,从控制影响纵剖面的三个条件——来水来沙、侵蚀基点及河床周界出发,提出了黄河下游近期治理的原则性设想,并针对有关黄河下游纵剖面变化规律的不同认识及由此引伸出的治理设想进行了讨论。
Changes in longitudinal profile of the lower Yellow River and problems related to its improvement [J].
本文回顾了作者过去对于黄河下游纵剖面变化规律的认识,扼要描述了这种持续堆积的纵剖面的形态规律及其变化模式,从控制影响纵剖面的三个条件——来水来沙、侵蚀基点及河床周界出发,提出了黄河下游近期治理的原则性设想,并针对有关黄河下游纵剖面变化规律的不同认识及由此引伸出的治理设想进行了讨论。
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黄河下游游荡河段清水冲刷时期河床调整的复杂响应现象 [J].
以1960～1962年三门峡水库下泄清水时期定位观测资料为基础,研究了清水冲刷条件下黄河下游河床调整过程。结果表明,由于河床边界条件的不同,游荡段的上段(铁谢-桃花峪)和下段(桃花峪-辛寨)的河床调整过程表现出明显的差异,由此可以划分两种不同的调整方式和复杂响应类型:河岸抗冲性强、河床组成物质较粗的河段,河床调整及其中的复杂响应主要与水力参数有关;河岸抗冲性弱、河床物质组成较细的河段,河床调整中的复杂响应主要与河床形态有关。研究所得结论,可为预测小浪底水库建成后黄河下游河床演变趋势提供参考。
Complex response in channel adjustment in the lower Yellow River during the period of clear-water scour [J].
以1960～1962年三门峡水库下泄清水时期定位观测资料为基础,研究了清水冲刷条件下黄河下游河床调整过程。结果表明,由于河床边界条件的不同,游荡段的上段(铁谢-桃花峪)和下段(桃花峪-辛寨)的河床调整过程表现出明显的差异,由此可以划分两种不同的调整方式和复杂响应类型:河岸抗冲性强、河床组成物质较粗的河段,河床调整及其中的复杂响应主要与水力参数有关;河岸抗冲性弱、河床物质组成较细的河段,河床调整中的复杂响应主要与河床形态有关。研究所得结论,可为预测小浪底水库建成后黄河下游河床演变趋势提供参考。
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黄河下游游荡河道萎缩过程中的河床演变趋势 [J].
由于人类活动与自然因素影响下的水沙变化,黄河下游自20世纪70年代初期特别是80年代中期以来发生了明显的河床萎缩.河宽束窄,宽深比减小,主流线摆动幅度减小,深泓线弯曲系数增大.这表明,黄河下游的游荡程度有所降低.
Tendency of channel change of the lower Yellow River during its shrinkage [J].
由于人类活动与自然因素影响下的水沙变化,黄河下游自20世纪70年代初期特别是80年代中期以来发生了明显的河床萎缩.河宽束窄,宽深比减小,主流线摆动幅度减小,深泓线弯曲系数增大.这表明,黄河下游的游荡程度有所降低.
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黄河下游游荡段河床调整对于水沙组合的复杂响应 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2000.03.003 URL [本文引用: 2] 摘要
以黄河资料为基础,揭示了包括非高含沙水流和高含沙水流在内的河 道挟沙水流的复杂冲淤行为.由于这种复杂冲淤行为的作用和高含沙水流特殊能耗特征的影响,使得河床横断面形态及平面形态对于水沙组合的响应出现非线性特 征,这可视为流水地貌系统复杂响应的又一表现形式.这种复杂响应不能用Schumm的河床调整理论来解释,因而需要对这一理论作必要的修正.
Complicated fill-scour behaviors of the Huanghe River and the channel-forming processes [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2000.03.003 URL [本文引用: 2] 摘要
以黄河资料为基础,揭示了包括非高含沙水流和高含沙水流在内的河 道挟沙水流的复杂冲淤行为.由于这种复杂冲淤行为的作用和高含沙水流特殊能耗特征的影响,使得河床横断面形态及平面形态对于水沙组合的响应出现非线性特 征,这可视为流水地貌系统复杂响应的又一表现形式.这种复杂响应不能用Schumm的河床调整理论来解释,因而需要对这一理论作必要的修正.
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黄河下游河道萎缩成因分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-4574.2007.04.003 URL [本文引用: 1] 摘要
基于原型定位观测资料分析,结 合河工动床模型试验和数学模型计算,研究了黄河下游河道的萎缩成因,并提出了河道萎缩的含义,以及表征河道萎缩的因素及其判别因子。研究表明,河道萎缩的 根本原因是水沙过程变异与河道边界因素共同作用的结果;主河槽过水断面面积变化量、同流量水位变化量、河底平均高程抬升速率和横断面形态等可作为河道萎缩 的表征因子。
Cause analysis of river channel shrinkage at lower reaches of the Yellow River [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-4574.2007.04.003 URL [本文引用: 1] 摘要
基于原型定位观测资料分析,结 合河工动床模型试验和数学模型计算,研究了黄河下游河道的萎缩成因,并提出了河道萎缩的含义,以及表征河道萎缩的因素及其判别因子。研究表明,河道萎缩的 根本原因是水沙过程变异与河道边界因素共同作用的结果;主河槽过水断面面积变化量、同流量水位变化量、河底平均高程抬升速率和横断面形态等可作为河道萎缩 的表征因子。
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| [61] |
黄河流域近期水沙变化及其趋势预测 [J].
针对黄河水沙近期发生显著变化的现象,利用黄河上中游干支流水文泥沙定位观测资料,综合"水文法"、"水保法"和数学模拟等多种方法,对黄河流域1997-2006年水沙变化情势进行了评估,分析了水沙变化机制,并预测了未来的变化趋势。分析表明,与多年平均相比,黄河河源区径流量年均减少43.90亿m3,其中降雨等自然因素的影响量占92.26%,人类活动影响量占7.74%;与1970年前相比,黄河实测径流量年均减少112.1亿m3,其中水利水土保持综合治理等人类活动作用占76.50%,因降雨影响占23.50%;实测输沙量较1970年以前年均减少11.80亿t,其中水利水土保持综合治理等人类活动的作用为49.75%,降雨的影响为50.25%;人类活动与降雨变化对水沙变化的影响差异较大,就黄河中游地区总体而言,人类活动的减水作用远大于降雨的影响,人类活动的减沙作用与降雨影响基本相当,不宜笼统说黄河中游水沙变化主要是人类活动所致或主要是降雨变化所致; 2050年以前黄河来水来沙量总体呈平偏枯趋势,但不排除个别年份或短时段仍会发生丰水丰沙的可能性。
Recent changes in runoff and sediment regimes and future projections in the Yellow River Basin [J].
针对黄河水沙近期发生显著变化的现象,利用黄河上中游干支流水文泥沙定位观测资料,综合"水文法"、"水保法"和数学模拟等多种方法,对黄河流域1997-2006年水沙变化情势进行了评估,分析了水沙变化机制,并预测了未来的变化趋势。分析表明,与多年平均相比,黄河河源区径流量年均减少43.90亿m3,其中降雨等自然因素的影响量占92.26%,人类活动影响量占7.74%;与1970年前相比,黄河实测径流量年均减少112.1亿m3,其中水利水土保持综合治理等人类活动作用占76.50%,因降雨影响占23.50%;实测输沙量较1970年以前年均减少11.80亿t,其中水利水土保持综合治理等人类活动的作用为49.75%,降雨的影响为50.25%;人类活动与降雨变化对水沙变化的影响差异较大,就黄河中游地区总体而言,人类活动的减水作用远大于降雨的影响,人类活动的减沙作用与降雨影响基本相当,不宜笼统说黄河中游水沙变化主要是人类活动所致或主要是降雨变化所致; 2050年以前黄河来水来沙量总体呈平偏枯趋势,但不排除个别年份或短时段仍会发生丰水丰沙的可能性。
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河型成因研究 [J].Formation of river patterns [J]. |
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主槽一维和滩地二维侧向耦合洪水演进模型 [J].
为实现对复式河道大尺度漫滩洪水的快速模拟,结合洪水在滩槽行洪 特点和河道一维、二维水动力学模型研究成果,在主槽与滩地分别划分为矩形和三角形网格,以左右滩唇为分界实现两网格系统嵌套;建立主槽一维水动力学数学模 型,内插大断面间网格处的水力因子,在滩地采用简化的二维水动力学模型模拟滩槽间、滩地网格间水量交换,实现主槽一维与滩地二维模型侧向耦合.利用黄河下 游“96·8”大洪水实测资料,对花园口至夹河滩河段洪水演进过程验证,结果表明该方法模拟精度较高,能够利用该模型模拟复式河道大漫滩洪水过程.
Flood routing model with lateral coupling one-dimensional channel and two-dimensional floodplain simulation [J].
为实现对复式河道大尺度漫滩洪水的快速模拟,结合洪水在滩槽行洪 特点和河道一维、二维水动力学模型研究成果,在主槽与滩地分别划分为矩形和三角形网格,以左右滩唇为分界实现两网格系统嵌套;建立主槽一维水动力学数学模 型,内插大断面间网格处的水力因子,在滩地采用简化的二维水动力学模型模拟滩槽间、滩地网格间水量交换,实现主槽一维与滩地二维模型侧向耦合.利用黄河下 游“96·8”大洪水实测资料,对花园口至夹河滩河段洪水演进过程验证,结果表明该方法模拟精度较高,能够利用该模型模拟复式河道大漫滩洪水过程.
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| [64] |
游荡河型成因及其河型转化问题的研究 [J].
本文借鉴前人的研究成果，归纳分析后得出河床纵向与横向稳定性指标的表达式，并进一步给出河床的综合稳定性指标ＺＷ，将它作为区划河型的判数：ＺＷ＜５，游荡型；５≤ＺＷ≤１５，分汉型；ＺＷ＞１５，弯曲型。为研究游荡河型转化而进行的自然河工模型试验表明，若要将黄河下游的游荡河型转化为限制性弯曲河型，两岸有效的控导工程总长度至少应占河道长度的８８％，每处工程长度需要达到４ｋｍ左右，但就现在的整治工程情况而言，即使来水来沙条件较为有利．短期内转化为弯曲河型也是不可能的。
Research of the cause of formation of wandering river model and its changes [J].
本文借鉴前人的研究成果，归纳分析后得出河床纵向与横向稳定性指标的表达式，并进一步给出河床的综合稳定性指标ＺＷ，将它作为区划河型的判数：ＺＷ＜５，游荡型；５≤ＺＷ≤１５，分汉型；ＺＷ＞１５，弯曲型。为研究游荡河型转化而进行的自然河工模型试验表明，若要将黄河下游的游荡河型转化为限制性弯曲河型，两岸有效的控导工程总长度至少应占河道长度的８８％，每处工程长度需要达到４ｋｍ左右，但就现在的整治工程情况而言，即使来水来沙条件较为有利．短期内转化为弯曲河型也是不可能的。
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黄河游荡型河段河势变化数学模型 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2009.01.009 URL [本文引用: 1] 摘要
在已有成果的基础上,通过解决 水流横向输沙模拟、滩岸在水力冲刷与重力坍塌作用下的变形计算及其数值计算的适应性等关键性难题,首次开发出了可模拟黄河游荡型河道河势变化的数学模型。 初步验证结果表明,该模型能够反映游荡型河流河床的演变特征,可用于黄河下游游荡型河道河势变化的模拟计算。
Huanghe youdangxing heduan heshi bianhua shuxue moxing [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2009.01.009 URL [本文引用: 1] 摘要
在已有成果的基础上,通过解决 水流横向输沙模拟、滩岸在水力冲刷与重力坍塌作用下的变形计算及其数值计算的适应性等关键性难题,首次开发出了可模拟黄河游荡型河道河势变化的数学模型。 初步验证结果表明,该模型能够反映游荡型河流河床的演变特征,可用于黄河下游游荡型河道河势变化的模拟计算。
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黄河下游不同峰型非漫滩洪水冲刷效率分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2016.01.001 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河调水调沙已进行多年,下游河道排洪冲刷效率显著提高.相同水量、相同平滩流量条件下,小浪底水库塑造不同的洪水过程,其相应的输沙效果也不同.在分析现有洪水过程概化方法的基础上,提出了利用不同标准差的正态分布曲线概化洪水过程的方法.在假定洪水过程中含沙量和泥沙组成变化不大的基础上,通过理论分析结合数学模型计算,提出了有利于下游河槽塑造的调水调沙峰型,即在小浪底水库调水调沙期间,若限制洪水不漫滩且水量相同,则应尽量调成大流量占比例较大的平头峰,以提高洪水冲刷效率.
Analysis of erosion efficiency in different flood wave type on non-floodplain flood in lower Yellow River [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1379.2016.01.001 URL [本文引用: 1] 摘要
黄河调水调沙已进行多年,下游河道排洪冲刷效率显著提高.相同水量、相同平滩流量条件下,小浪底水库塑造不同的洪水过程,其相应的输沙效果也不同.在分析现有洪水过程概化方法的基础上,提出了利用不同标准差的正态分布曲线概化洪水过程的方法.在假定洪水过程中含沙量和泥沙组成变化不大的基础上,通过理论分析结合数学模型计算,提出了有利于下游河槽塑造的调水调沙峰型,即在小浪底水库调水调沙期间,若限制洪水不漫滩且水量相同,则应尽量调成大流量占比例较大的平头峰,以提高洪水冲刷效率.
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我国河流水流泥沙数值模拟技术进展与应用 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-8443.2011.05.005 URL [本文引用: 1] 摘要
文章对我国水运工程领域河流水流泥沙数值模拟技术的发展过程和技 术创新成果进行了系统的总结.对一维、二维和三维水沙模型在模拟系统和计算方法等方面近年来的技术进展给予了归纳,并对几个模拟系统的一些具体工程应用进 行了简要介绍.目前,一、二维水沙数学模型已相对比较成熟,三维模型也能应用来解决一些具体问题.河流水沙数值模拟技术今后的发展主要在于基础理论的创 新,观测技术的提高,观测资料的系统化与公开化,以及数值模拟成套技术的标准化,实现数学模型的开放性检验与应用等.
Development and applications of simulating technology for river flow and sediment in water transport engineering domain of China [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-8443.2011.05.005 URL [本文引用: 1] 摘要
文章对我国水运工程领域河流水流泥沙数值模拟技术的发展过程和技 术创新成果进行了系统的总结.对一维、二维和三维水沙模型在模拟系统和计算方法等方面近年来的技术进展给予了归纳,并对几个模拟系统的一些具体工程应用进 行了简要介绍.目前,一、二维水沙数学模型已相对比较成熟,三维模型也能应用来解决一些具体问题.河流水沙数值模拟技术今后的发展主要在于基础理论的创 新,观测技术的提高,观测资料的系统化与公开化,以及数值模拟成套技术的标准化,实现数学模型的开放性检验与应用等.
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废黄河的淤积形态和黄河下游持续淤积的主要成因 [J].
利用废黄河的历史记载和野外资料,研究了1194～1855年间明清故道的淤积形态和纵剖面的调整过程.研究表明,调整过程大致可以分成两个阶段.第一阶段调整河道纵剖面以适应黄河中游的大量来沙.第二阶段则随着河道延伸整个河道纵剖面抬高.河道延伸和河床抬高之间具有明显的关系.河道延伸的溯源影响可以上溯很远. 现今黄河的纵剖面形态和废黄河十分相似,近40年来变化很少,说明现今黄河下游可能也已进入第二阶段,河口延伸已成为河道持续堆积的主要原因.因此,必须减少进入河口地区的泥沙,才能从根本上解决黄河下游的问题.
The depositional profile of the abandoned channel and the main cause of continuous aggradation of the lower Yellow River [J].
利用废黄河的历史记载和野外资料,研究了1194～1855年间明清故道的淤积形态和纵剖面的调整过程.研究表明,调整过程大致可以分成两个阶段.第一阶段调整河道纵剖面以适应黄河中游的大量来沙.第二阶段则随着河道延伸整个河道纵剖面抬高.河道延伸和河床抬高之间具有明显的关系.河道延伸的溯源影响可以上溯很远. 现今黄河的纵剖面形态和废黄河十分相似,近40年来变化很少,说明现今黄河下游可能也已进入第二阶段,河口延伸已成为河道持续堆积的主要原因.因此,必须减少进入河口地区的泥沙,才能从根本上解决黄河下游的问题.
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游荡型河流的平面二维水沙数学模型 [J].
为使数学模型能模拟游荡性河流因水流弯曲、分汊等导致的环流输沙作用,本文首先在悬移质泥沙 对流扩散方程中增加了横向输沙项,然后引入适合游荡型河流的塌岸模式及局部动网格技术和网格融合技术,解决了河岸变形模拟和河道整治工程导致网格再生、床 沙级配变化模拟等关键性难题,开发出可模拟游荡性河流河床演变且可反映河道整治工程作用的平面二维水沙数学模型。最后,以黄河下游柳园口—夹河滩河段为 例,应用本文模型对游荡型河流河势变化进行了数值模拟,结果表明本模型能够真实地模拟出游荡型河流独特的河床演变过程。
Two-dimensional numerical model of flow and sediment transport for wandering rivers [J].
为使数学模型能模拟游荡性河流因水流弯曲、分汊等导致的环流输沙作用,本文首先在悬移质泥沙 对流扩散方程中增加了横向输沙项,然后引入适合游荡型河流的塌岸模式及局部动网格技术和网格融合技术,解决了河岸变形模拟和河道整治工程导致网格再生、床 沙级配变化模拟等关键性难题,开发出可模拟游荡性河流河床演变且可反映河道整治工程作用的平面二维水沙数学模型。最后,以黄河下游柳园口—夹河滩河段为 例,应用本文模型对游荡型河流河势变化进行了数值模拟,结果表明本模型能够真实地模拟出游荡型河流独特的河床演变过程。
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宁夏黄河干流河型及成因研究 [J].
分析了宁夏黄河干流不同河段的 河床组成、河道平面形态、河床演变特性等基本特征,量化了不同河段综合稳定性指标。将宁夏黄河干流冲积性河道划分为分汊型(沙坡头坝下—仁存渡河段)、游 荡型(头道墩—石嘴山河段)、过渡型(仁存渡—头道墩河段),并研究了自然因素和人为因素对河型形成的重要作用。
Study on river pattern and formation mechanism of the Yellow River in Ningxia [J].
分析了宁夏黄河干流不同河段的 河床组成、河道平面形态、河床演变特性等基本特征,量化了不同河段综合稳定性指标。将宁夏黄河干流冲积性河道划分为分汊型(沙坡头坝下—仁存渡河段)、游 荡型(头道墩—石嘴山河段)、过渡型(仁存渡—头道墩河段),并研究了自然因素和人为因素对河型形成的重要作用。
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黄河下游河床近代纵剖面的变化 [J].
本文根据实测资料,勾绘了1855年黄河下游的历史纵剖面,分析了近几十年来下游河床纵剖面的长期变化规律和造成纵剖面变化的因素,并从黄河下游河道的形成特点出发,探讨了河床长期不能达到平衡的原因.
Changes of the recent longitudinal profile of the lower Yellow River [J].
本文根据实测资料,勾绘了1855年黄河下游的历史纵剖面,分析了近几十年来下游河床纵剖面的长期变化规律和造成纵剖面变化的因素,并从黄河下游河道的形成特点出发,探讨了河床长期不能达到平衡的原因.
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How do gravel-bed rivers braid [J].https://doi.org/10.1139/e91-030 URL [本文引用: 1] 摘要
Not Available
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Braiding phenomena: Statics and kinematics [M] |
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Planform dynamics of braided streams [J].https://doi.org/10.1002/esp.1755 URL [本文引用: 1] 摘要
The high dynamism and complexity of braided networks poses a series of open questions, significant for river restoration and management. The present work is aimed at the characterization of the morphology of braided streams, in order to assess whether the system reaches a steady state under constant flow conditions and, in that case, to determine how it can be described and on which parameters ...
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Stream channel stability assessment[R]. Washington DC: Federal Highway Administration, |
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Planform properties of meandering rivers [M] |
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Multichannel rivers: Their definition and classification [J].https://doi.org/10.1002/esp.3419 Magsci [本文引用: 2] 摘要
The etymology and historic usage of such terms as ‘anabranch’, ‘anastamose’ and ‘braided’ within river science are reviewed. Despite several decades of modern research to define river channel typologies inclusive of single channels and multiple channel networks, typologies remain ill-conditioned and consequently ill-defined. Conventionally employed quantitative planform characteristics of river networks possibly cannot be used alone to define channel types, yet the planform remains a central part of all modern classification schemes, supplemented by sedimentological and other qualitative channel characteristics. Planform characteristics largely have been defined using non-standardized metrics describing individual network components, such as link lengths, braiding intensity and bifurcation angles, which often fail to separate visually-different networks of channels. We find that existing typologies remain pragmatically utilitarian rather than fundamentally physics-based and too often fail to discriminate between two distinctive and important processes integral to new channel initiation and flow-splitting: (i) in-channel bar accretion, and (ii) channel avulsion and floodplain excision. It is suggested that, first, if channel planform is to remain central to river typologies, then more rigorous quantitative approaches to the analysis of extended integral channel networks at extended reach scales (rather than network components) are required to correctly determine whether ‘visually-different’ channel patterns can be discriminated consistently; and, second, if such visually-different styles do in fact differ in their governing processes of formation and maintenance. A significant question is why do so many seemingly equilibrium network geometries possess a large number of anabranches in excess of predictions from theoretical considerations? The key research frontier with respect to initiating and maintaining multichannel networks remains the understanding and discrimination of accretionary-bar flow splitting versus avulsive processes. Existing and new knowledge on flow splitting processes needs to be better integrated into channel typologies. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.
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The meandering-braided river threshold: A reappraisal [J].https://doi.org/10.1016/0022-1694(84)90006-4 URL [本文引用: 2] 摘要
Within any one size class of bed material there is no evidence to indicate a clear discrimination between braiding and meandering, only a weak statistical association between pattern and slope-discharge values. While this association may be explicable in terms of the high shear stress and stream power (that accompany high Qs -values) promoting braiding, the real prerequisite for braiding appears to be high loads of bed-calibre material (producing wide shallow channels), a factor that is only partly controlled by stream power. Accordingly, the search for a pattern threshold based on discharge and slope seems to be a futile exercise. An interpretation of existing pattern discriminant functions from the perspective of the threshold shear stress for particle movement is made. It is concluded that, in effect, these functions merely state that gravel-bed streams are more likely to be braided than channels in finer sediment. Statistically this appears to be valid, and reasons for that difference are offered based on the balance between imposed bed material load and channel capacity.
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a. Geometry of rivers in regime [J].https://doi.org/10.1243/03093247V144193 URL [本文引用: 1] 摘要
An analytical method has been developed for computing the self-adjusted geometry of sand-bed rivers based upon a sediment discharge formula, a flow resistance relationship, and the concept of minimum stream power. Regime rivers with low values of discharge Q and slope S are characterized by small width-depth ratios (generally less than 30) that are not sensitive to the change in slope or discharge. Most regime canals belong to this category. But for larger values of Q or S, or both, the results show that regime rivers may have large width-depth ratios sensitive to the changes in Q or S. As Q or S increases the width-depth ratio of a regime river may become so large that it indicates a braided channel pattern. However, a much smaller width-depth ratio under this situation is also a possible stable geometry. The stable geometry was obtained from the stream power analysis wherein each stable configuration is assumed to correspond to a minimum stream power for the given constraints.
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b. Minimum stream power and river channel patterns [J].https://doi.org/10.1016/0022-1694(79)90068-4 URL [本文引用: 1] 摘要
Above a certain threshold valley slope, the stream power actually has two minimums, indicating two possible stable channel configurations and slopes. Whenever multiple channel slopes exist on a uniform valley slope, the river must be sinuous. The reason for meandering development is attributed to minimum stream power per unit channel length for the river system, because with its multiple configurations and slopes, a meandering river may minimize its stream power expenditure as well as its sediment load for the river system subject to physical constraints. Analytical relations also predict that highly sinuous rivers which are small in width/depth ratio occur on flatter valley slopes and that they become more braided and less sinuous as the valley slope increases.
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River channel patterns [J]. |
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The dramatic changes and anthropogenic causes of erosion and deposition in the lower Yellow (Huanghe) River since 1952 [J].https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.04.009 URL [本文引用: 3] 摘要
The Yellow River has been considerably altered over the past half century from human activities. These perturbations provide a rare opportunity to document how this natural system has responded to anthropogenic impacts on channel hydrodynamics. Using a six-decade record data set, I analyze and summarize changing patterns in erosion and sedimentation of a downstream channel with three units (km 3 /y, Gt/y, and cm/y), and the response to human impacts upstream. The changing pattern of channel-bed erosion and deposition in the lower reach during 1952–2007 is divided into five phases in terms of erosion and deposition rates and human activities: (1) a rapid and quasi-natural deposition phase (1952–1959, 0.25km 3 /y or 10cm/y) with few main human effects, (2) a rapid erosion phase (1960–1964, 610.36km 3 /y or 6114cm/y) in response to heavy sedimentation in the Sanmenxia reservoir, (3) a rapid deposition phase (1965–1973, 0.32km 3 /y or 13cm/y) in response to sediment release from the Sanmenxia reservoir, (4) a moderate erosion and deposition phase with a net deposition (1974–1999, 0.10km 3 /y or 4cm/y) in response to the Sanmenxia reservoir practice of storing clear water and discharging turbid water since 1974 and the intensified soil and water conservation since the 1970s, and (5) a slow erosion phase (2000–2007, 610.15km 3 /y or 616cm/y) in response to the water and sediment regulation and the initial operation of Xiaolangdi reservoir. The total reduction in sediment delivery by this river is 41.0Gt (giga tons) during 1959–2007. The sediment delivery reduction are dams and reservoirs (51%), soil and water conservation (25%), increased water consumption (19%), and channel sedimentation (13%).
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Effects of vegetation on braided stream pattern and dynamics [J].https://doi.org/10.1029/2004WR003201 URL [本文引用: 1] 摘要
[1] Investigations using a 16 m by 2 m recirculating experimental flume model of an ephemeral braided river indicate that the presence of large and erosion-resistant plants within the channel (e.g., trees or shrubs) can have a significant impact on channel pattern and planform dynamics. Simulations show that these plants have two effects. First, they act as obstructions, in some cases forcing the flow to divide. This flow separation can allow the deposition of a small island immediately in the lee of the plant splitting the channel. The net result is a substantial increase in the number of channels and, correspondingly, the braid index. This is in direct contrast to previous studies, where increased levels of vegetation in perennial streams have decreased the braid index. Second, the plants stabilize braid bars and can form relatively stable islands in their lee, significantly reducing the longitudinal migration of islands typically associated with braided rivers.
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Channel patterns: Braided, anabranching, and singlethread [J].https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2010.04.010 URL [本文引用: 2] 摘要
A new channel pattern classification is presented based on theoretically derived channel pattern discriminant functions. The thresholds are formulated as power laws that relate the critical slope associated with a change in channel pattern to dimensionless discharge and relative bank strength. One threshold demarcates the boundary between stable single-thread channels (both straight and meandering) and stable multiple-thread channels (anabranching). Another threshold separates anabranching from braided channels, where braided channels are considered to be fundamentally unstable. The exponents of the thresholds are nearly identical to that in the threshold equation originally proposed by Leopold and Wolman (1957), and the coefficients are quite similar as well. An analysis of their data set using our dimensionless approach reveals that no fundamental difference exists between meandering and straight patterns, and thus data from both types are grouped together under the more general heading of single-thread channels. Furthermore, we demonstrate that over a limited range of conditions, an unstable single-thread channel can form stable multiple-threads; but that for systems far from the threshold bounding the single-thread channels, the number of divisions required to produce stable anabranches grows geometrically: this motivates a separation of multiple-thread channels into anabranching and braided types. Our theoretical thresholds are then compared against several large data sets of field data, and the results broadly confirm our proposed thresholds.
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Experimental analysis of braided channel pattern response to increased discharge [J].https://doi.org/10.1029/2008JF001099 URL [本文引用: 1] 摘要
Physical models of gravel braided rivers were used to investigate the adjustment of braiding intensity to step changes in channel-forming discharge and the mechanisms by which channel pattern adjustment and maintenance occurs. A braided channel developed at low discharge was subjected to two step increases in discharge between which the channel was given time to develop stable average braiding intensity in response to each steady discharge. Active (with visible bed material movement) and total channel networks were mapped throughout the experiment. Total braiding intensity exceeded active braiding intensity and both adjusted to a stable, average value at each discharge, indicating that channel pattern adjustment to total discharge involves both the active and the total network. Only portions of the total braided channel network developed at a given time, and it formed progressively by migration and avulsion of the (less extensive) active network. At equilibrium, the ratio of active to total braiding intensity stabilized at about 0.4. This stable value may increase with relative mobility of the bed material (stream power relative to grain size). The stable value was achieved via gradual increase of total braiding intensity while active braiding intensity adjusted very quickly to the increased flow. These adjustments are controlled by partial avulsion of the main active channel associated with changes in its sinuosity, and allocation of flow and bed load to secondary anabranches. Braided channel pattern dynamics is closely tied to, and explained by, the local dynamics and symmetry/asymmetry of bifurcations and avulsions.
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Plants as river system engineers [J].https://doi.org/10.1002/esp.3397 Magsci [本文引用: 1] 摘要
It is now apparent that the influence of plants on river systems is significant across space scales from individual plants to entire forested river corridors. Small plant-scale phenomena structure patch-scale geomorphological forms and processes, and interactions between patches are almost certainly crucial to larger-scale and longer-term geomorphological phenomena. The influence of plants also varies continuously through time as above- and below-ground biomass change within the annual growth cycle, over longer-term growth trajectories, and in response to external drivers of change such as climatic, hydrological and fluvial fluctuations and extremes. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.
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Large wood retention in river channels: The case of the Fiume Tagliamento, Italy [J].https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9837(200003)25:33.0.CO;2-H URL [本文引用: 1] 摘要
After more than 300 years of widespread and intensive river management, few examples of complex, unmanaged river systems remain within Europe. An exception is the Fiume Tagliamento in Italy, which retains a riparian woodland margin and unconfined river channel system throughout almost the entire 170 km length of its river corridor. A research programme is underway focusing on a range of related...
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Minimum energy as the general form of critical flow and maximum flow efficiency and for explaining variations in river channel pattern [J].https://doi.org/10.1029/2003WR002539 URL [本文引用: 1] 摘要
[1] Although the B-langer-B-ss theorem of critical flow has been widely applied in open channel hydraulics, it was derived from the laws governing ideal frictionless flow. This study explores a more general expression of this theorem and examines its applicability to flow with friction and sediment transport. It demonstrates that the theorem can be more generally presented as the principle of minimum energy (PME), with maximum efficiency of energy use and minimum friction or minimum energy dissipation as its equivalents. Critical flow depth under frictionless conditions, the best hydraulic section where friction is introduced, and the most efficient alluvial channel geometry where both friction and sediment transport apply are all shown to be the products of PME. Because PME in liquids characterizes the stationary state of motion in solid materials, flow tends to rapidly expend excess energy when more than minimally demanded energy is available. This leads to the formation of relatively stable but dynamic energy-consuming meandering and braided channel planforms and explains the existence of various extremal hypotheses.
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Why some alluvial rivers develop an anabranching pattern [J].https://doi.org/10.1029/2006WR005223 URL [本文引用: 1] 摘要
[1] Anabranching rivers have been identified globally, but a widely accepted and convincing theoretical explanation for their occurrence has remained elusive. Using basic flow and sediment transport relations, this study analyzes the mechanisms whereby self-adjusting alluvial channels can anabranch to alter their flow efficiency ( sediment transport capacity per unit of stream power). It shows that without adjusting channel slope, an increase in the number of channels can produce a proportional decrease in flow efficiency, a finding particularly relevant to understanding energy consumption in some braided rivers. However, anabranching efficiency can be significantly increased by a reduction in channel width, as occurs when vegetated alluvial islands or between-channel ridges form. The counteracting effects of width reduction and an increasing number of channels can cause, with no adjustment to slope, an otherwise unstable system (underloaded or overloaded) to achieve stability. As with other river patterns, anabranching can be characterized by stable equilibrium or accreting disequilibrium examples.
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Classification and analysis of river processes [J].https://doi.org/10.1243/03093247V124339 URL [本文引用: 1] 摘要
Aerial photographs and brief field visits are frequently the only data sources for the preliminary design of river engineering works in romote or undeveloped areas. Even if short-term field data are available, they may be misleading because of the nonuniform rates at which river processes take place. The major active processes are, however, reflected in the river morphology so that correct classification and interpretation of channel, flood-plain, and terrace features on maps and photographs can, to some degree, overcome a lack of long-term data. Rivers present a wide spectrum of intermediate forms between the familiar classic braided and meandering types. This reflects a similarly wide spectrum of flow distribution, bed material size, sediment transport, and channel stability. Existing river classification schemes are reviewed and a modified system is proposed to take account of the gradual transition between classical types.
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Fluvial forms and processes: A new perspective [M]. |
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A study of the shape of channels formed by natural streams flowing in erodible material [M]. |
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River channel patterns: Braided, meandering, and straight[R]. Washington: |
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Fluvial processes in geomorphology [M]. |
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Channel adjustments in response to the operation of large dams: The upper reach of the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.07.032 URL [本文引用: 1] 摘要
The Yellow River in China carries an extremely large sediment load. River channel-form and lateral shifting in a dynamic, partly meandering and partly braided reach of the lower Yellow River, have been significantly influenced by construction of Sanmenxia Dam in 1960, Liujiaxia Dam in 1968, Longyangxia Dam in 1985 and Xiaolangdi Dam in 1997. Using observations from Huayuankou Station, 128 km downstream of Xiaolangdi Dam, this study examines changes in the river before and after construction of the dams. The temporal changes in the mean annual flow discharge and mean annual suspended sediment concentration have been strongly influenced by operation of theses dams. Observations of sediment transport coefficient (ratio of sediment concentration to flow discharge), at-a-station hydraulic geometry and bankfull channel form observed from 1951 to 2006 have shown that, although variations in flow and sediment load correspond to different periods of dam operation, changes in channel form are not entirely synchronous with these. The channel has been subject to substantial deposition due to the flushing of sediment from Sanmenxia Dam, resulting in a marked reduction in bankfull cross-sectional area. Flows below bankfull had a greater impact on channel form than higher flows because of very high sediment load. At-a-station hydraulic geometry shows that the variation of channel cross-sectional area below bankfull in this wide and relatively shallow system largely depends on changes in width. Such at-a-station changes are significantly influenced by (1) events below bankfull and (2) overbank floods. Bankfull depth is the main component of channel adjustment in that depth adjusts synchronously with channel area. The channel adjusts its size by relatively uniform changes in depth and width since 1981. Channel morphology is not the product of single channel-forming flow frequency. It is determined by the combination of relatively low flows that play an important role in fine sediment transport and bed configuration as with relatively high flows that are effective at modifying the channel's morphology. The sediment transport coefficient is a useful index for efficiently guiding the operation of the dams in a way that would minimize channel changes downstream. Sedimentation over the nearly 60 years of study period caused the lower Yellow River to aggrade progressively, the only significant exception being the two years following completion of Sanmenxia Dam. (C) 2011 Elsevier BM. All rights reserved.
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Anastomosing rivers: A review of their classification, origin and sedimentary products [J].https://doi.org/10.1016/S0012-8252(00)00038-6 URL [本文引用: 2] 摘要
Anastomosing rivers constitute an important category of multi-channel rivers on alluvial plains. Most often they seem to form under relatively low-energetic conditions near a (local) base level. It appears to be impossible to define anastomosing rivers unambiguously on the basis of channel planform only. Therefore, the following definition, which couples floodplain geomorphology and channel pattern, is proposed in this paper: an anastomosing river is composed of two or more interconnected channels that enclose floodbasins. This definition explicitly excludes the phenomenon of channel splitting by convex-up bar-like forms that characterize braided channels.In present definitions of anastomosing rivers, lateral stability of channels is commonly coupled with their multi-channel character. Here, it is suggested that these two properties be uncoupled. At the scale of channel belts, the terms 'straight', 'meandering' and 'braided' apply, whereas at a larger scale, a river can be called anastomosing if it meets the definition given above. This means that, straight, meandering and braided channels may all be part of an anastomosing river system. Straight channels are defined by a sinuosity index; i.e., the ratio of the distance along the channel and the distance along the channel-belt axis is less than 1.3. They are the type of channel that most commonly occurs in combination with anastomosis. The occurrence of straight channels is favoured by low stream power, basically a product of discharge and gradient, and erosion-resistant banks.Anastomosing rivers are usually formed by avulsions, i.e., flow diversions that cause the formation of new channels on the floodplain. As a product of avulsion, anastomosing rivers essentially form in two ways: (1) by formation of bypasses, while bypassed older channel-belt segments remain active for some period; and (2) by splitting of the diverted avulsive flow, leading to contemporaneous scour of multiple channels on the floodplain. Both genetic types of anastomosis may coexist in one river system, but whereas the first may be a long-lived floodplain-wide phenomenon, the latter only represents a stage in the avulsion process on a restricted part of the floodplain.Long-lived anastomosis is caused by frequent avulsions and/or slow abandonment of old channels. Avulsions are primarily driven by aggradation of the channel belt and/or loss of channel capacity by in-channel deposition. Both processes are favoured by a low floodplain gradient. Also of influence are a number of avulsion triggers such as extreme floods, log and ice jams, and in-channel aeolian dunes. Although some of these triggers are associated with a specific climate, the occurrence of anastomosis is not. A rapid rise of base level is conductive to anastomosis, but is not a necessary condition. Anastomosing rivers can be considered an example of equifinality, since anastomosis may result from different combinations of processes or causes.Anastomosing river deposits have an alluvial architecture characterized by a large proportion of overbank deposits, which encase laterally connected channel sand bodies. Laterally extensive, thick lenses of lithologically heterogeneous, fine-grained avulsion deposits can be an important element of the overbank deposits of anastomosing rivers. These deposits may also fully surround anastomosing channel sandstones. Anastomosing channel sand bodies frequently have ribbon-like geometries and may possess poorly developed upward-fining trends, as well as abrupt flat tops. The overbank deposits commonly comprise abundant crevasse splay deposits and thick natural levee deposits. Lacustrine deposits and coal are common in association with anastomosing river deposits. None of these characteristics is unique to anastomosing river deposits, and in most cases, anastomosis (coexistence of channels) cannot be demonstrated in the stratigraphic record.
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The geology of stratigraphic sequences [M]. |
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Influence of bank vegetation on alluvial channel patterns [J].https://doi.org/10.1029/1999WR900346 URL [本文引用: 2] 摘要
Numerous studies have suggested the importance of bank vegetation as a control of channel patterns; however, to date there is no conclusive evidence that vegetation does represent a significant control. An analytical model is developed in order to assess the influence of bank vegetation on channel patterns of alluvial gravel-bed rivers. Three channel types are considered: meandering, wandering, and braided. Bank vegetation effects are quantified in terms of a friction angle'. A new theoretical meandering-braiding transition criterion is formulated that includes', median grain diameter D, and bank-full discharge Q. The theoretical relation is tested against field data from 137 rivers and successfully discriminates between meandering and braided rivers. Wandering rivers show greater scatter. It is concluded that bank vegetation, as expressed in terms of', does exert significant and quantifiable control on alluvial channel patterns. A simple planform stability diagram is developed to determine the sensitivity of gravel-bed rivers to changes in bank vegetation.
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Sediment supply and channel morphology in mountain river systems: 2. Single thread to braided transitions [J].https://doi.org/10.1002/2013JF003045 URL [本文引用: 1] 摘要
Abstract Differences in sediment supply between single-thread and braided channel types provide a long-recognized, though difficult to quantify, pattern discrimination. Building on the results from our preceding paper, we present a multiscale assessment of the sediment supply, geomorphology, and sediment transport characteristics of braided, gravel-bedded reaches in the northern Rocky Mountains, USA. First, we present a quantitative, theoretically based discriminant function that stratifies single-thread and braided reaches on the basis of variations in bankfull sediment concentration and dimensionless discharge following the work of Millar (2005) and Eaton et al. (2010). This function correctly classifies 50 of the 53 channel types where bed load concentrations are known. Second, while channel pattern transitions are often linked to changes in slope, field studies along Sunlight Creek, Wyoming, show that downstream transitions between single-thread and braided reaches are instead caused by valley constrictions and changes in the grain size of sediment from tributaries. Finally, we demonstrate that the two-dimensional variability in flow properties in braided reaches produces locally high values of shear stress and bed load transport. Yet bed load measurements and sediment transport calculations also show that sediment transport rates between adjoining braided and single-thread reaches may be approximately equal where channels are near the pattern threshold and downstream variations in bank fortitude and channel constriction force pattern transitions. Taken together, these results indicate that high bed load concentrations are fundamental to the braided channel planform and that braided channels likely reflect a quasi-equilibrium state within watersheds with persistent high sediment supply.
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Least action principle, equilibrium states, iterative adjustment and the stability of alluvial channels [J].https://doi.org/10.1002/esp.1584 URL [本文引用: 1] 摘要
Not Available
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Anabranching rivers: Their cause, character and classification [J].https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9837(199603)21:33.0.CO;2-U URL [本文引用: 2] 摘要
Abstract Anabranching rivers consist of multiple channels separated by vegetated semi-permanent alluvial islands excised from existing floodplain or formed by within-channel or deltaic accretion. These rivers occupy a wide range of environments from low to high energy, however, their existence has never been adequately explained. They occur concurrently with other types of channel pattern, although specific requirements include a flood-dominated flow regime and banks that are resistant to erosion, with some systems characterized by mechanisms to block or constrict channels, thereby triggering avulsion. The fundamental advantage of an anabranching river is that, by constructing a semi-permanent system of multiple channels, it can concentrate stream flow and maximize bed-sediment transport (work per unit area of the bed) under conditions where there is little or no opportunity to increase gradient. On the basis of stream energy, sediment size and morphological characteristics, six types of anabranching river are recognized; types 1-3 are lower energy and types 4-6 are higher energy systems. Type 1 are cohesive sediment rivers (commonly termed anastomosing) with low w/d ratio channels that exhibit little or no lateral migration. They are divisible into three subtypes based on vegetative and sedimentary environment. Type 2 are sand-dominated, island-forming rivers, and type 3 are mixed-load laterally active meandering rivers. Type 4 are sand-dominated, ridge-forming rivers characterized by long, parallel, channel-dividing ridges. Type 5 are gravel-dominated, laterally active systems that interface between meandering and braiding in mountainous regions. Type 6 are gravel-dominated, stable systems that occur as non-migrating channels in small, relatively steep basins. Anabranching rivers represent a relatively uncommon but widespread and distinctive group that, because of particular sedimentary, energy-gradient and other hydraulic conditions, operate most effectively as a system of multiple channels separated by vegetated floodplain islands or alluvial ridges.
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The influence of man’s activities in rivers on sediment transport [J]. |
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Modelling stream braiding over a range of scales [M]. |
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On the cause and characteristic scales of meandering and braiding in rivers [J].https://doi.org/10.1017/S0022112076000748 URL [本文引用: 2] 摘要
A stability analysis of meandering and braiding perturbations in a model alluvial river is described. A perturbation technique, involving a small parameter representing the ratio of sediment transport to water transport, is used to obtain the following results.
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A classification of alluvial channel systems [M] |
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A tentative classification of alluvial river channels [M].
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The fluvial system [M].
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Patterns of alluvial rivers [J]. |
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Fluvial processes in braided rivers [M] |
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Effects of vegetation on channel morphodynamics: Results and insights fromlaboratory experiments [J].https://doi.org/10.1002/esp.1908 URL [本文引用: 1] 摘要
Not Available
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Planform pattern and channel evolution of the Brahmaputra River, Bangladesh [J].https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1993.075.01.16 URL [本文引用: 1] 摘要
Not Available
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Prediction of alluvial channel pattern of perennial rivers [J].https://doi.org/10.1016/0169-555X(95)00014-V URL [本文引用: 1] 摘要
Purely braided, meandering and straight channels can be considered as end-members of a continuum of alluvial channel patterns. Several researchers have succeeded in separating channel patterns in fields defined by flow related parameters. However, the discriminators of the principal channel patterns derived from these diagrams all require some a priori knowledge of the channel geometry. In this paper a method is presented which enables prediction of the equilibrium conditions for the occurrence of braided and high sinuosity meandering rivers in unconfined alluvial floodplains. The method is based on two, almost channel pattern independent, boundary conditions: median grain size of the river bed material, and a potential specific stream power parameter related to bankfull discharge or mean annual flood and valley gradient. This can be regarded as a potential maximum of the available flow energy corresponding to the minimum sinuosity condition, P = 1. Based on an analysis of 228 datasets of measurement sites along rivers from many parts of the world an independent discriminating function was found that separates the occurrence of braided rivers and meandering rivers with P > 1.5. The function applies to equilibrium conditions of rivers that neither incise nor show rapid aggradation, with a bankfull or mean annual flood discharge above 10 m /s and a median bed material grain size between 0.1 and 100 mm.
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Cause of formation of channel patterns and pattern prediction [C] |
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Daily bank erosion rates in the lower Yellow River before and after dam construction [J].https://doi.org/10.1111/jawr.12192 URL [本文引用: 1] 摘要
During the period of water impoundment and sediment detention of the Sanmenxia Reservoir, riverbank erosion processes played a key role in the channel evolution of the Lower Yellow River (LYR). However, research into bank erosion rates of the LYR has been neglected due to the lack of direct field monitoring. In this study, an indirect method is proposed to determine bank erosion rates at daily time scales by outlining a detailed calculation procedure using measured hydrological data. A total of 810 data points of daily bank erosion rates before and after the construction of Sanmenxia Dam was calculated at seven hydrometric sections along the LYR, with the corresponding values of the bank stability coefficient and the width‐to‐depth ratio also being calculated. Empirical relations were then developed to estimate the daily bank erosion rates, using these parameters at the sections. Temporal and spatial variability in daily bank erosion rates in the LYR before and after dam construction were also investigated, revealing that: (1) the bank erosion rates had a mean value of 16.7‐29.102m/day in the braided reach, with a maximum value of 290.002m/day, while they were relatively low in the meandering reach, with a mean value of 2.502m/day; (2) the erosion rates before dam construction were slightly greater than those after dam construction, with the difference reaching 5‐1002m/day in the braided reach, decreasing in the transitional reach gradually, and being slight in the meandering reach.
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An analysis of soil composition and mechanical properties of riverbanks in a braided reach of the lower Yellow River [J].https://doi.org/10.1007/s11434-008-0282-9 URL |
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Areal distribution of wandering braided and stable braided river channel patterns in China [J].
正 So far most of the researchers regard river channel pattern formation as a deterministic problem, but a few begin to treat it as a probabilistic one. For the study of the areal distribution of river channel patterns, we put forward the concept of river channel pattern frequency which can be defined as
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Discrimination of channel patterns for alluvial rivers based on the sediment concentration to water discharge ratio [J].https://doi.org/10.1127/0372-8854/2010/0054-0007 URL 摘要
Although the sediment concentration to water discharge ratio (zeta) is an empirical coefficient, it contains manifold physical meanings. Based on data from 107 Chinese alluvial rivers, a study has been made to relate river channel patterns to the zeta index. These rivers can be classified as four channel patterns, i. e., braided, low concentration meandering, hyperconcentration meandering and island. It was found that, when mean annual water discharge (Q) is given, the zeta index for hyperconcentration meandering rivers is the highest, for braided rivers the second, for low-concentration meandering rivers the third, and for island rivers the lowest. A discriminating model has been proposed for the above four channel patterns, based on the relationship between zeta and Q. Three threshold lines between the four channel patterns are well identified. The limits between channel patterns have close relation with the phenomenon of "double-thresholds for fill-scour behaviors of rivers with wide-range sediment concentrations", which was previously described by the author. The limit between hyperconcentration-meandering rivers and braided rivers reflects the upper threshold of the double-thresholds phenomenon, and the limit between braided rivers and low-concentration meandering rivers reflects the lower threshold of the double-thresholds phenomenon. Of the 107 Chinese rivers studied, 84.7% are correctly predicted using the proposed model. Based on some Chinese rivers, the zeta index is related to specific stream power (Omega) and channel sinuosity, and the result indicates that the complicated variation of Omega with zeta is one of the causes for the complicated variation of river channel patterns with the zeta index. This complicated variation may be regarded as a complex response of river channel pattern to the varying zeta index. This study also shows that the clay content in river bank material is controlled by the zeta index to some degree. Thus, the zeta index also contains some information of erosion-resistance of channel boundary materials. Through the effect of zeta on channel boundary material, channel pattern is affected by zeta. The proposed discriminating model may be used to predict the trend of channel pattern changes. Based on the data of Q and zeta, the location of a given river for the pre- and post-impact periods can be plot in the zeta-Q diagram. If the river crosses the threshold line between two channel patterns, for instance the line between braided pattern and low concentration meandering pattern, or vice versa, channel pattern transformation may be expected to occur.
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