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顺直冲积性河道河相关系和稳定指标研究

作　者: 赵晓马
导　师: 杨胜发
学　校: 重庆交通大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 顺直河道冲积河流河相关系稳定性指标
分类号: TV147
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 68次
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内容摘要

顺直冲积性河道的河相关系和河床稳定性指标研究问题,历来是河床演变规律研究的重要课题。在冲积性河流中,挟沙水流冲淤河床,塑造形态;河床约束水流,形态反映动力,二者是相互作用、制约的关系。河床冲淤的结果必然使形态作出调整,以取得一定的横断面形态和坡降,随时适应变化了的上游来水来沙的输移要求,横断面形态和坡降在不同性质的河流部位呈现出不同的表现,由此形成不同的河型。不同河型的存在也正是水流长期塑造河床,河床长期适应来自流域来水来沙量的结果,也是河流自动调整的结果。为了探讨顺直冲积性河道的河相关系和河床稳定性指标,本文采用水槽试验和理论分析相结合的研究方法,主要研究了在不同粒径、不同比降和不同流量条件下,利用水力几何形态方法拟合出顺直河道冲刷稳定后河宽、水深、流速与粒径、比降、流量的河相关系表达式,并与量纲分析法公式进行了比较,利用顺直顺直河道冲刷变为弯曲临界点时的实测数据,拟合出适用于顺直河道河床稳定性指标。顺直河道在冲刷变化过程中推移质输沙率变化与河宽变化成反比。顺直河道在某一级流量冲刷过程中,河宽逐渐变宽直到基本稳定为一定值,不再增大;输沙率逐渐减小直到基本稳定为一定值,不再减小。在最初的冲刷过程中,河宽变化的幅度较大,边岸侵蚀的沙量越多,输沙率也就越大。顺直河道冲刷稳定后推移质输沙强度与水流参数呈曲线关系,趋势线向下。水流参数与输沙强度呈反比关系,水流强度越大,水流参数越小,输沙强度越大,反之,水流强度越小,水流参数越大,输沙强度越小,本次试验的输沙率实测值与Einstein修正式(2007)计算结果相吻合。为探求适用于顺直冲积性河道的河相关系式,通过水力几何形态法和量纲分析法得到河相关系式,用实测值与计算值之间的偏差率和方差对比了两种方法所提出的公式,水力几何形态法提出的河宽、水深与平均流速公式更适合表达顺直冲积性河道的河相关系。本文采用谢鉴衡研究河床稳定性指标的方法,利用实测数据拟合出了适合本文试验研究的河床综合稳定性指标,得出了顺直河道变为弯曲时的河型判定值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 河流对人类活动的影响  8-9
  1.2 河型分类  9
  1.3 顺直河道的特性  9-11
  1.4 研究现状  11-17
    1.4.1 输沙率研究  11-12
    1.4.2 河道平面形态和河相关系  12-14
    1.4.3 冲积河流稳定性指标及河型成因  14-17
  1.5 研究目的意义  17
  1.6 研究内容和方法  17-19
第二章试验方案布置  19-28
  2.1 试验装置  19-21
    2.1.1 概化水槽介绍  19-21
    2.1.2 测速仪器介绍  21
  2.2 试验水流特征值的确定和模型沙的选取  21-22
    2.2.1 流量  21
    2.2.2 水深及宽深比  21
    2.2.3 雷诺数  21-22
    2.2.4 试验泥沙特性  22
  2.3 试验水槽设计  22-27
    2.3.1 模型布置  22-23
    2.3.2 试验步骤  23-26
    2.3.3 河床稳定性判断  26-27
  2.4 小结  27-28
第三章顺直冲积性河道输沙率研究  28-37
  3.1 概述  28-29
  3.2 现有均匀沙推移质公式的学派和推移质输沙率的分析方法  29-31
    3.2.1 现有推移质公式的学派  29
    3.2.2 推移质输沙率的分析方法  29-31
  3.3 顺直河道侵蚀过程中输沙率分析  31-32
  3.4 顺直河道冲刷稳定后输沙率分析  32-35
    3.4.1 理论分析方法  32
    3.4.2 选择对比的4 家推移质输沙率公式  32-33
    3.4.3 本试验输沙强度与各家推移质公式的比较  33-35
  3.5 小结  35-37
第四章顺直冲积性河道河相关系研究  37-68
  4.1 本文研究方法  37-38
    4.1.1 传统研究方法的介绍  37
    4.1.2 本文采用研究方法  37-38
  4.2 水力几何形态法  38-60
    4.2.1 河宽计算公式  38-46
    4.2.2 水深计算公式  46-53
    4.2.3 平均流速计算公式  53-60
    4.2.4 证明河宽、水深和平均流速计算公式的正确性  60
  4.3 量纲分析法  60-61
  4.4 两种方法的对比  61-66
  4.5 小结  66-68
第五章冲积河流河床综合稳定性指标研究  68-75
  5.1 概述  68
  5.2 影响河型的主要因素分析  68-69
  5.3 研究方法  69-71
    5.3.1 处理数据的选取  69-70
    5.3.2 本文分析方法  70-71
  5.4 河床综合稳定指标和河型判数确定  71-73
    5.4.1 河床综合稳定指标的确定  71-72
    5.4.2 河型判数的确定  72-73
  5.5 小结  73-75
第六章结论与建议  75-77
  6.1 主要结论  75-76
  6.2 建议  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-82
附录：顺直河道放水冲刷过程照片记录  82-91
在学期间发表的论著及取得的科研成果  91

顺直冲积性河道河相关系和稳定指标研究

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