阶梯-深潭系统的稳定性研究
发布时间：2021-08-31 18:57
阶梯-深潭系统是山区河流在水力作用下自我调节形成的地貌单元,具有稳定河床和生态友好的特点,可高效用于山区河流下切控制及生态修复工程。不过阶梯-深潭系统会在重现期30-50年的洪水中失稳破坏。现有研究尚未揭示阶梯-深潭系统失稳机理,无法为量化建模及工程应用提供科学支持。本文通过水槽试验,观测清水冲刷过程中阶梯-深潭系统的地形流场变化和失稳破坏细节。通过持续增加流量（CIFR）试验探究阶梯-深潭系统对水流的适应性。通过恒定流量（CFR）试验监测阶梯和深潭的地形变化并揭示阶梯-深潭破坏机理。最后在阶梯关键石块受力分析基础上,建立阶梯-深潭系统稳定性理论模型。试验结果表明:在允许深潭冲刷自由发展条件下,流经阶梯-深潭系统水流保持冲击射流,阶梯坡脚漩涡持续冲刷细颗粒,坡脚下游深潭区域床面粗化。随着深潭冲刷发展,阶梯-深潭系统消能率提高,使流出阶梯-深潭系统的水流流速并不随流量增大明显提高,表明阶梯-深潭系统对水力条件变化具有良好的适应性。深潭深度随流量增大线性增加,在阶梯破坏开始出现后基本停止变化。深潭冲刷程度随流量变化速率提高而降低。CIFR试验中阶梯-深潭系统破坏的流量阈值比CFR试验高约2...
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然阶梯-深潭系统：（a）怒江（云南段）支流；（b）云南小江支流深沟
梯-深潭系统参数示意图：（a）没有踏板结构（tread）发育的）有踏板结构（tread）发育的阶梯-深潭系统（改自 Church and Zim图中 H 为深潭深度，S 为河段坡降，L 为相邻阶梯间距，h 为阶水面差粒径和阶梯高度之间存在明显正比关系，而且阶梯高度略大于 1.2）（Chin, 1999），这一结果与 Ashida et al.（1984, 1985）、E1991）和 Wohl et al. （1997）的结论一致，即1mD ， 是平均波高（即阶梯高度），mD 为粗化层平均粒径。-深潭系统在河段尺度上可以增加河床阻力（Abrahams et al., 2004），在个体尺度上可以大幅消耗水流能量（王兆印 等2014b）。在阶梯上水流能量通过肤面摩擦消耗，而在深潭中的紊动消耗（Wohl and Thompson, 2000; Wilcox and Wohl,
3 生态型鱼道设计实例：（a）德国 Mühlenhagen 鱼道；（b）德国 Delme鱼道 （Marmulla and Welcomme，2002）但是阶梯-深潭系统并不能始终保持稳定，意大利 Rio Cordon 河长期监测阶梯-深潭系统会在重现期 30-50 年的山洪中遭到破坏（Lenzi, 2001）。R2012）总结法国 42 条山区河流的数据后发现，连接沙源的阶梯-深潭系0 年重现期的洪水中破坏，而不连接沙源的阶梯-深潭系统则在重现期超洪水中破坏。2007 年瑞士 Erlenbach 河（阶梯-深潭结构发育良好）经历
【参考文献】：
期刊论文
[1]山区河流修复中生态地貌设计与实践[J]. 杨启红,王家生,李凌云,黎礼刚. 人民长江. 2017(S1)
[2]碰撞作用下单个阶梯-深潭稳定性模型[J]. 张晨笛,李志威,王兆印. 水科学进展. 2016(05)
[3]倾斜摄影测量技术应用及展望[J]. 杨国东,王民水. 测绘与空间地理信息. 2016(01)
[4]人工阶梯-深潭破坏案例与稳定性分析[J]. 李志威,王兆印,张晨笛,余国安,张康,漆力健. 水科学进展. 2015(06)
[5]水库渗漏水流溶解氧与水温沿程恢复的试验研究[J]. 张晨笛,王兆印,李志威,赵娜,李文哲. 长江流域资源与环境. 2015(02)
[6]人工阶梯-深潭防治地震区泥石流的探索[J]. 漆力健,王兆印,黄华东,陈社鸿. 中国地质灾害与防治学报. 2014(04)
[7]单个阶梯-深潭破坏的力学模型[J]. 张晨笛,王兆印,李志威,李文哲. 水利学报. 2014(12)
[8]阶梯-深潭系统消能机理的实验研究[J]. 李文哲,王兆印,李志威,张晨笛,吕立群. 水利学报. 2014(05)
[9]阶梯-深潭系统的水力特性[J]. 李文哲,王兆印,李志威,张晨笛,吕立群. 水科学进展. 2014(03)
[10]阶梯-深潭系统消能率试验研究[J]. 李文哲,王兆印,李志威. 四川大学学报(工程科学版). 2013(S2)
博士论文
[1]河床结构对推移质运动及下切河流影响的试验研究[D]. 余国安.清华大学 2009
本文编号：3375436
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然阶梯-深潭系统：（a）怒江（云南段）支流；（b）云南小江支流深沟
梯-深潭系统参数示意图：（a）没有踏板结构（tread）发育的）有踏板结构（tread）发育的阶梯-深潭系统（改自 Church and Zim图中 H 为深潭深度，S 为河段坡降，L 为相邻阶梯间距，h 为阶水面差粒径和阶梯高度之间存在明显正比关系，而且阶梯高度略大于 1.2）（Chin, 1999），这一结果与 Ashida et al.（1984, 1985）、E1991）和 Wohl et al. （1997）的结论一致，即1mD ， 是平均波高（即阶梯高度），mD 为粗化层平均粒径。-深潭系统在河段尺度上可以增加河床阻力（Abrahams et al., 2004），在个体尺度上可以大幅消耗水流能量（王兆印 等2014b）。在阶梯上水流能量通过肤面摩擦消耗，而在深潭中的紊动消耗（Wohl and Thompson, 2000; Wilcox and Wohl,
3 生态型鱼道设计实例：（a）德国 Mühlenhagen 鱼道；（b）德国 Delme鱼道 （Marmulla and Welcomme，2002）但是阶梯-深潭系统并不能始终保持稳定，意大利 Rio Cordon 河长期监测阶梯-深潭系统会在重现期 30-50 年的山洪中遭到破坏（Lenzi, 2001）。R2012）总结法国 42 条山区河流的数据后发现，连接沙源的阶梯-深潭系0 年重现期的洪水中破坏，而不连接沙源的阶梯-深潭系统则在重现期超洪水中破坏。2007 年瑞士 Erlenbach 河（阶梯-深潭结构发育良好）经历
【参考文献】：
期刊论文
[1]山区河流修复中生态地貌设计与实践[J]. 杨启红,王家生,李凌云,黎礼刚. 人民长江. 2017(S1)
[2]碰撞作用下单个阶梯-深潭稳定性模型[J]. 张晨笛,李志威,王兆印. 水科学进展. 2016(05)
[3]倾斜摄影测量技术应用及展望[J]. 杨国东,王民水. 测绘与空间地理信息. 2016(01)
[4]人工阶梯-深潭破坏案例与稳定性分析[J]. 李志威,王兆印,张晨笛,余国安,张康,漆力健. 水科学进展. 2015(06)
[5]水库渗漏水流溶解氧与水温沿程恢复的试验研究[J]. 张晨笛,王兆印,李志威,赵娜,李文哲. 长江流域资源与环境. 2015(02)
[6]人工阶梯-深潭防治地震区泥石流的探索[J]. 漆力健,王兆印,黄华东,陈社鸿. 中国地质灾害与防治学报. 2014(04)
[7]单个阶梯-深潭破坏的力学模型[J]. 张晨笛,王兆印,李志威,李文哲. 水利学报. 2014(12)
[8]阶梯-深潭系统消能机理的实验研究[J]. 李文哲,王兆印,李志威,张晨笛,吕立群. 水利学报. 2014(05)
[9]阶梯-深潭系统的水力特性[J]. 李文哲,王兆印,李志威,张晨笛,吕立群. 水科学进展. 2014(03)
[10]阶梯-深潭系统消能率试验研究[J]. 李文哲,王兆印,李志威. 四川大学学报(工程科学版). 2013(S2)
博士论文
[1]河床结构对推移质运动及下切河流影响的试验研究[D]. 余国安.清华大学 2009
本文编号：3375436
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3375436.html
