郭志学[1]2003年在《泥石流入汇交汇区水沙运动特性》文中提出以大容重、高流速、大流量和强摧毁力为特征的泥石流骤然间将大量包含各种粒径(尤其是大尺寸颗粒)的泥沙输入主河，在短时间内改变主河水沙组成及局部边界条件，对主河水沙运动特性及演变规律等都带来重要的影响。在泥石流与主河交汇区，主河水位被壅高，泥石流中固体物质在该区段发生淤积，给交汇区及其上、下游河段一定范围内的河床地形和水流条件带来重大改变，严重时还可能形成堵江坝和堰塞湖，淹没上游农田、铁路、公路等沿江建筑物，造成大范围灾害。当洪水漫过堵江坝时，又可能发生溯原冲刷，而当堵江坝溃决时，会产生大规模的溃决洪水，造成下游长距离超常冲刷，冲毁下游农田和沿江建筑物，形成二次灾害。泥石流入汇问题与山区人民生产生活、经济建设和生命财产安全息息相关，对其进行研究具有重要的应用价值。此外，从学科范畴来说，泥石流入汇主河属于复杂的非牛顿流体与牛顿流体相互作用问题，对在交汇区复杂水沙及边界条件下主河水流和泥石流之间相互作用机制以及交汇区的水沙运动特性等的研究又具有重要的理论意义。 本文在试验的基础上对泥石流入汇主河后交汇区的水沙运动特性进行了分析和归纳，通过理论分析与试验相结合的方法对诸如水位壅高、交汇区淤积变化规律、堵江临界判别条件以及宽级配非均匀沙再起动等一系列交汇区水沙运动特性方面的问题进行了研究。论文共分六章，现分别简要介绍如下： 论文第一章对泥石流及支流入汇问题研究现状进行了回顾，指出泥石流入汇主河属于复杂的非牛顿流体与牛顿流体相互作用问题，迄今缺乏系统深入的研究，极需结合试验对泥石流入汇后交汇区的水沙运动特性开展探索性的研究。摘要 第二章主要介绍了为探讨泥石流入汇机理所进行的系列水槽试验，包括成都山地灾害与环境研究所试验，西南交通大学试验和中国水利水电科学研究院试验以及前两家所进行的泥石流堵江试验。本章对各家试验布置、设备、试验内容及观测手段做了说明，文中还对试验现象作了详细的描述，并对试验资料所显示的相关因素之间的关系做了初步的分析和归纳:通过对不同容重的泥石流入汇主河后试验现象及试验结果的差异的分析发现，泥石流容重是影响交汇区紊动强度的主要因素，泥石流容重越低，进入主河的流速越高，在交汇区引起的紊动就越强烈，反之亦然。对不同流量比的泥石流入汇试验现象的分析发现，流量比是影响主支流对比关系的主要因素，流量比越大，支流加于主流的作用越强，表现为，在泥石流容重较小时交汇区紊动加强，泥石流容重较高时结构性保持完好，容易形成堵江，主支流量相当时则对不同容重的泥石流都表现为较强烈的交汇区紊动掺混。其次，结合不同交汇角的泥石流入汇试验现象分析认为，交汇角是影响泥石流对主河作用的一个重要因素。交汇角越大，泥石流入汇后对主河的奎水作用越明显，.在交汇区越容易形成堵江现象。此外，通过对不同流速的泥石流入汇后如「区运动变化特性的分析还发现，流速是影响交汇区掺混强度和紊动强弱的主要因素之一，支流流速越高，进入主河时对主河的侧向冲击越强，交汇区紊动掺混越强烈。 论文第叁章对各家试验成果进行了分析。通过对泥石流入汇后交汇区上游水位变化的分析认为，受泥石流入汇的影响，交汇区上游水位奎高，其奎高幅度随交汇角的增大而增加，在交汇角一定时则随流量比的增大而增大。此外，对交汇区淤积特性的分析指出，随流量比的增大，交汇区淤积量总体上呈增大的趋势。平均淤积深度具有随流量比的增大而先增大后减小的趋势，并表现出与主河流量有很好的相关性，主河流量越大，淤积物越分散(出现堵江情况例外)，淤积深度越小。最大淤积深度出现在主支流量相当时，最大淤积深度点多分布于支槽对岸主河下游侧，当泥石流容重较高时，则多集中分布在支槽出口附近。 论文第四章应用动量原理对交汇区水沙运动特性进行了分析，引入输运率和淤积率等概念，研究了泥石流入汇后流量比和容重比等因子变化对交汇区水沙特性影响的规律，并推导得出可以综合反映泥石流入汇后水位奎高和交汇区泥沙淤积的关系式。此外，对泥石流入汇引起堵江的各种因素所进行的分析指四川大学博士学位论文出，随泥石流入汇角、泥石流与主河的流量比、泥石流入汇总量、泥石流浆体屈服应力等的增大有利于堵江现象的发生，而主河宽度和主河比降的增大则不利于泥石流堵江，泥石流容重和泥石流与主河流速比的影响呈现一种抛物线型关系，即随参数的增大对堵江先有利而后朝不利方向发展。最后建立了泥石流堵江的临界判别式。 论文第五章探讨了交汇区淤积体在主河水流作用下的再起动问题。文中引入泥沙颗粒切点公切线与水平面的交角作为表征泥沙颗粒在床面位置的参量，根据床沙处于不同位置时受力情况，确定颗粒起动的判别条件。结合指数流速公式，推导了与泥沙粒径和位置参量(公切角)相关的非均匀沙起动流速公式。此外，从泥沙与水流相互作用机理出发，建立了可以反映泥沙颗粒对近底处水流结构影响的
詹磊[2]2009年在《主支流直角交汇区水流泥沙运动特性研究》文中研究说明主支流交汇现象在天然河道中广泛存在。支流的汇入会造成诸如:汇口上游壅水、汇口下游回流等水力学问题,汇口上游右岸壅水区及其下游左岸回流分离区的泥沙淤积、汇口下游河床冲刷等泥沙动力学问题,交汇区污染物滞留及污染物扩散等环境水力学问题。由此引起的通航、防洪等一系列河流健康问题均为国内外科研人员所关注。在总结前人研究成果的基础上,结合直角交汇区水槽试验数据,对直角交汇区水流及泥沙运动特性进行了系统阐述,并初步探讨水头损失的力学机制。文章具体内容围绕水头损失分析问题展开,具体成果如下:(1)通过对主支流直角交汇区水流泥沙运动特性的综述将影响直角交汇区水流泥沙运动特性的因素可归于叁大类:①几何边界条件;②水流条件;③泥沙条件。(2)通过对水槽试验数据采用因素分析方法得出以下结论:①随着汇流比的增大,水头损失增大,局部水头损失也增大。且局部水头损失增大的幅度有所增大。②随着水深比增加幅度的减小,水头损失增加幅度也减小。但是,局部水头损失增大幅度增大。(3)通过对口门断面主要水力参数的分析得出以下结论:①随着汇流比的增大,有效入汇角δ有逐渐增大的趋势。在汇流比较小时,有效入汇角δ与入汇角θ的值会有较大的偏差;随着汇流比的增大,偏差逐渐变小。②随着汇流比的增大,汇口口门断面上唇垂线平均流速逐渐减小,下唇垂线平均流速逐渐增大。③随着汇流比的增大,汇口上唇附近有可能出现一个典型低流速区。(4)通过对主回流区的主要水力参数的分析得出以下结论:①主回流区总体呈现出类椭圆形平面分布,随着汇流比的增大,回流的平面尺度总体呈增大的趋势,但存在有极值。②汇口下唇主槽过流断面存在横向流速梯度,可能是出现流线非线性变形的原因之一。(5)综合以上成果得出有关水头损失及相应的力学特征:①汇口上唇对岸位置流体阻滞,动能减小,势能增大,为能量存储的主要方式;汇口下唇部分水流脱离主流形成回流,机械能减小,紊动能增大,是能量释放的主要方式。②直角交汇区水头损失的主动力为主支流的重力、惯性力,被动力为固壁与流体间的剪切应力、流层间的剪切应力及主槽横向压力。(6)基于一定的假设,建立了主支流直角交汇区局部水头损失的一般表达式(4-9),经过初步探讨,公式形式较为合理。(7)在对交汇区局部动量交换特点分析的基础上,定义有效水力半径及局地回流形状系数,基于阻力单元分割思想,给出直角交汇区局部剪切应力的计算表达式(5-4),并得出交汇区局部剪切应力计算问题可归结为河岸阻力及河底阻力权重因子的变化上的结论。
陈泽硕[3]2016年在《泥石流入汇主河后水—泥流特征研究》文中研究表明泥石流是山区最常见几种地质灾害之一,泥石流入汇河流,将大量沙石巨砾带入河流,往往造成不同程度的危害。泥石流入汇主河成灾主要体现在汇流区,轻则淤积河道形成急流或险滩,对河流通航、泄洪等造成影响；重则完全堵断河流形成堰塞坝,造成淹没及洪水灾难。本文以泥石流入汇主河后,汇流区的泥石流运动、输移以及沉积特性为研究内容,首先通过资料收集和野外实地调查,总结分析了泥石流入汇主河的特点、形式、结果以及影响因素；然后开展不同条件下的泥石流入汇主河模型试验,获得各参数对汇流区堆积体形态参数和汇流区水位变化的影响趋势,分析泥石流堵河的不同模式及其汇流机理；最后利用动量守恒定理,从理论上分析了在汇流区形成的堰塞体宽度。磨西河泥石流堵塞大渡河物理模拟试验结果表明：容重对汇流区堆积体的形态参数影响较大,当泥石流容重大于1.7g/cm3时,汇流区才会形成稳定堆积体,随着容重的增加,堆积体尺寸呈线性增加；高流速泥石流能够横穿河床,撞击对岸后折返,溯源堆积；其他条件相同的情况下,泥石流的总量越大,堵河程度越严重。根据相似条件,若磨西河再度爆发的泥石流容重大于1.9g/cm3,当泥石流总量达到47.5×104m3时,磨西河泥石流将半堵大渡河；当泥石流总量达到85.5×104m3时,将完全堵断大渡河,试验结果与雨洪法计算结果有较好的适应性。磨西河泥石流为其流域群发泥石流汇合而成,具备再次堵塞大渡河的能力,应注意防范。交汇角被普遍认为是影响泥石流与主河汇流结果的重要参数。为了研究交汇角a的影响作用,进一步探索泥石流与主河汇流的一般性规律,开展了泥石流入汇主河的概化模型试验。试验表明：直角交汇为泥石流堵河的最有害交汇角,钝角交汇形成的堆积体范围较其他情况小但厚度大；当堵塞程度系数大于0.4时,汇流区上游才出现水位壅高的现象,不同堵塞程度和堵河模式,水位壅高值不同；泥石流容重和总量同样是影响汇流区堆积体形成的重要参数；从实验现象和试验结果分析出泥石流堵河的四种不同模式：①顶冲堰塞全堵、②单向推进局部堵塞、③双向束窄局部堵塞、④潜坝壅堵,各模式出现的几率和存在的时间长度与天然条件下相符。泥石流入汇主河是从较陡沟道进入较平缓的河床,依据Takahashi的泥石流在变坡度沟道内的运动方程,考虑河床阻力以及水流阻力的影响,推导泥石流在河床上的运动距离计算公式,用于计算汇流区堆积体的宽度。理论分析计算结果与实验实测结果有较好的适应性,试验结果和理论分析能够为泥石流堵河的前期识别分析提供参考。
柳小珊[4]2014年在《“Y”型汇流区水沙运动特性初步研究》文中提出干支流汇流区是构成河流体系的重要地貌单元，在该点，急剧变化的水流、输沙量和水动力几何形态都必须受到调整。干支流汇流区根据平面汇流形式大致可以分为两种，支流斜接干流型和对称的“Y”型，目前学者们对汇流区的天然实测资料分析、物理模型试验、数学模型计算较多，且侧重于支流斜接干流型研究，对“Y”型汇流型的水沙运动研究较少，本论文通过概化模型试验研究汇流角为30°“Y”型汇流区的水沙运动，探索其运动规律，可以拓宽对“Y”型汇流水流结构和输沙规律的认识，为航道整治、取水口布置、治污提供理论和技术支持。本文分析了汇流区叁维水动力特性，探讨了汇流区水流叁维流动特性，分析了汇流比对螺旋流结构的影响，汇流区的紊动特性以及汇流比和水深对紊动强度的影响，以及汇流比对水流动力轴线的影响。对称“Y”型汇流区的水流结构在横断面上是双向环流，沿程螺旋度向表面汇聚；汇流比对螺旋度的影响主要是对螺旋强度的影响；在任意汇流比条件下，纵向、垂向紊动强度在混掺区达到最大值，汇流比对纵向紊动强度的影响主要是对其大小值的影响，而对其分布走势没有影响；在不同水深条件下，水深对紊动强度的的影响主要是影响支流侧，而对混掺区和干流侧的影响较小；汇流比对水流动力轴线的影响主要在支流侧和汇流点的位置，对主流侧的水流动力轴线影响较小，随着汇流比的增大，汇流点向下游移动，汇流比减小，汇流点上提。汇流区不同汇流比条件下床面冲淤试验，结果表明：在“Y”型汇流区，床面形态主要受制于双螺旋的水流结构和汇流点的位置。
王平, 胡恬, 郭秀吉, 张原锋[5]2017年在《交汇角度对黄河上游高含沙交汇区淤堵影响的试验研究》文中研究指明为了研究减轻高含沙交汇区沙坝淤堵的治理措施,通过模型试验研究了干支流不同交汇角度对孔兑与黄河高含沙交汇区沙坝淤堵规模的影响。试验以产生的高含沙洪水淤堵黄河干流次数最多、危害最大的孔兑之一—西柳沟与黄河交汇的干支流河段为模拟对象,采用黄河高含沙水流动床模型相似律进行模型设计,选取90°、60°、30°和15°作为试验交汇角度,分别开展了清水和浑水交汇试验,获取交汇区水流分区特性和沙坝淤堵规模特征。结果表明:随着交汇角增大,支流对干流的顶托作用增强,交汇口上游壅水区流速逐渐减小,水深增大;交汇角较小时交汇口下游形不成回流区,交汇角增大到30°以后回流区形成并随交汇角增大而增大,伴随着高流速带向对岸移动;壅水区和回流区沙坝尺度随交汇角增大而增大,交汇角较小时形不成壅水区淤积体和回流区淤积体,但易形成交汇口对岸淤积体,其尺度随交汇角增大而减小,与回流区淤积体互为消长。交汇口以上主槽的淤堵由壅水区淤积体构成,交汇口下游主槽淤堵由回流区淤积体和对岸淤积体共同构成,当交汇角为30°时交汇口上下游主槽总体淤堵规模最小。从河道淤堵规模和河岸稳定方面综合分析认为,在现状河道和水沙条件下,30°是有利于减轻孔兑与黄河高含沙交汇区淤堵的较优交汇角,这对交汇口河道整治具有重要指导作用。
刘同宦[6]2005年在《山区入汇型河道水沙运动演化特征试验研究》文中认为水沙交汇区在天然河流和水利工程中广泛存在着。本文在回顾入汇型河道水沙运动研究成果的基础上,应用超声测速仪(ADV)及相关测试设备研究了入汇角为30?时支流斜接主流入汇型河道的水沙运动。主要研究内容包括入汇区叁维水流结构模式、流场分布、水流紊动强度、入汇口附近水面坡降的变化、入汇区的泥沙运动、冲刷稳定后床面形态特征及主流输沙特性随主支水沙变化情况。在入汇型河道叁维水流结构试验过程中,获得了不同主支汇流比下的水面等值线图、u方向等值线图、u-v方向矢量场、v-w方向矢量场及水流脉动特征值。通过分析这些数据,获得了较为真实的入汇区叁维水流结构。试验表明:支流汇入主流后,在入汇口下游形成最大流速区、回流分离区等不同程度的流区。入汇口下游主流右侧(靠入汇侧壁)的分离区尺寸与主支汇流比q*相关,并且随水深的变化而变化,但其形状基本保持不变。随着q*增加,分离区尺寸随之增大,然而,当q*很大时,分离区尺寸存在上限。入汇口上游水面坡降与汇流比也有很大关系,汇流比增大,主流上游水面坡降减小,支流上游水面坡降增大;但对入汇口及其下游汇流掺混区水面坡降的影响,则随主流流量增大而增大,而随汇流比增大而有所减小。在入汇口下游和主流轴线正交的横断面上,水流存在横向分速,水面附近横向分速指向入汇口对侧固壁,临底附近的横向分速指向入汇口一侧。通过对入汇口及其下游水流现象的观测及叁维流场的综合分析,可以将入汇区的水流流动现象初步描述为六个不同的区域,即水
王平, 胡恬, 郭秀吉, 张原锋[7]2017年在《黄河上游沙漠宽谷段高含沙支流对干流的淤堵影响》文中进行了进一步梳理黄河上游沙漠宽谷段支流——十大孔兑的高含沙洪水多次淤堵黄河干流,造成灾害。基于实测水文泥沙资料和模型试验手段对孔兑高含沙洪水特点、淤堵干流过程和交汇区沙坝形态进行了研究。结果表明:孔兑洪水具有陡涨陡落、持续时间短、洪峰流量大、含沙量高、输沙量大等特点;孔兑洪水形成沙坝、淤堵黄河的过程可分为形成、相对稳定和冲刷3个阶段,支流洪水量级较大,形成的沙坝规模较大,沙坝冲刷历时也较长;孔兑高含沙水流入黄交汇区水流结构分区包括壅水区、回流区、高流速带、剪切层等组成要素,沙坝淤积形态模式包括壅水区、回流区、回流区下游淤积体和交汇区输水输沙窄槽;基于沙坝淤堵判别方法以及实测和试验数据提出了孔兑入黄交汇区沙坝判别条件。
参考文献：
[1]. 泥石流入汇交汇区水沙运动特性[D]. 郭志学. 四川大学. 2003
[2]. 主支流直角交汇区水流泥沙运动特性研究[D]. 詹磊. 长江科学院. 2009
[3]. 泥石流入汇主河后水—泥流特征研究[D]. 陈泽硕. 西南交通大学. 2016
[4]. “Y”型汇流区水沙运动特性初步研究[D]. 柳小珊. 长江科学院. 2014
[5]. 交汇角度对黄河上游高含沙交汇区淤堵影响的试验研究[J]. 王平, 胡恬, 郭秀吉, 张原锋. 工程科学与技术. 2017
[6]. 山区入汇型河道水沙运动演化特征试验研究[D]. 刘同宦. 四川大学. 2005
[7]. 黄河上游沙漠宽谷段高含沙支流对干流的淤堵影响[J]. 王平, 胡恬, 郭秀吉, 张原锋. 中国沙漠. 2017
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