不同河岸物质组成的弯曲河流崩岸过程与机理研究

论文摘要

岸坡侵蚀与岸滩崩塌对弯曲河流的泥沙输移、横向迁移和蜿蜒蠕动具有重要影响。不同河岸物质组成的弯曲河流,其崩岸过程和机理有所不同。本研究采用野外测量、理论分析和数值模拟相结合的方法,构建了黄河源若尔盖黑河流域泥炭型和草甸型二元结构河岸发生悬臂式崩塌的岸坡稳定性模型,提出了基于水文过程线的有效平均流量概念,采用BSTEM模拟了黑河下游岸坡侵蚀过程并揭示了其主要控制因素,研究了塔里木河中下游粉砂质河岸滨河植被对岸坡稳定性影响。本研究的主要结果如下:(1)推导了若尔盖泥炭型弯道上、下层土体发生悬臂式张拉破坏和剪切破坏的静力平衡方程,及泥炭层临界崩塌宽度和坡脚临界冲刷深度计算方法。采用BSTEM模拟了 5个实测断面粉沙层的崩岸过程,得到河岸整体处于临界崩塌状态下的稳定性系数Ks=0.17,预测了 5个实测断面发生3次连续崩岸后的岸坡形态。(2)岸坡在水文过程线作用下,恒定流量时,坡脚冲刷速率及河岸崩塌宽度随流量增大而递增,岸坡崩塌时间随流量增大而递减。非恒定流量时,改变流量过程线的变化趋势、峰值流量和离散度,相同平均流量下3组工况单位时间冲刷量及崩塌宽度基本接近,且与平均流量的增长成正相关。这表明黄河源黑河中下游的河岸侵蚀受平均流量控制,峰值流量大小和流量过程线形状影响较小。(3)采用BSTEM模型计算了塔里木河中下游河段3种植被根系(芦苇、红柳和胡杨)对岸坡提供的附加粘聚力,统计了一个水文年内岸坡侵蚀量和河岸稳定性系数变化,量化了植被根系对提升岸坡稳定性的力学效应。滨河植被根系减缓了岸坡侵蚀速率,根土复合体为岸坡提供了较大的附加粘聚力,增大了河岸稳定性系数,减少了崩岸发生次数及崩塌量,对塔里木河弯道崩岸过程具有重要影响。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究进展

1.2.1 崩岸问题研究

1.2.2 滨河植被作用研究

1.2.3 BSTEM模型原理与应用研究

1.3 研究内容及思路

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线图

第二章黄河源泥炭型弯道悬臂式崩岸模型研究

2.1 研究区域

2.2 研究方法

2.2.1 野外测量方法

2.2.2 临界崩塌宽度与冲刷宽度计算方法

2.2.3 数值模拟方法

2.3 研究结果

2.3.1 泥炭层厚度H对b的影响

2.3.2 张拉裂缝深度H'对b的影响

2.3.3 河岸稳定性分析

2.3.4 河岸崩塌形态预测

2.4 讨论

2.5 本章小结

第三章基于流量过程的若尔盖黑河下游崩岸规律研究

3.1 研究区域

3.2 研究方法

3.2.1 水文数据

3.2.2 野外测量方法

3.2.3 数值模拟方法

3.3 研究结果

3.3.1 恒定流量计算结果

3.3.2 非恒定流量计算结果

3.4 本章小结

第四章滨河植被对塔里木河弯道崩岸过程影响

4.1 研究区域

4.2 研究方法

4.2.1 野外测量方法

4.2.2 数值模拟方法

4.2.3 根系附加粘聚力计算方法

4.3 结果和讨论

4.3.1 不同植被对初始岸坡稳定性影响

4.3.2 不同植被对崩岸过程影响

4.4 本章小结

第五章结论和展望

5.1 主要结论

5.2 论文创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间发表论文目录）

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨涵苑

导师: 胡世雄,李志威

关键词: 弯曲河流,崩岸,有效流量,二元结构,滨河植被

来源: 长沙理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程,水利水电工程

单位: 长沙理工大学

基金: 国家自然科学基金(41571009,91547112,51709020),水利部黄河泥沙重点实验室开放课题(2017005)

分类号: TV14;TV85

DOI: 10.26985/d.cnki.gcsjc.2019.000029

总页数: 73

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